Grind–Leach yang Selaras: Cara Memilih Sirkuit, Mengatur pH, dan Mengendalikan Slime untuk Mengunci Recovery Emas–Tembaga

Satu keputusan di comminution bisa mengangkat atau menjatuhkan hasil di leaching. Pilihan sirkuit—dari semi‑autogenous grinding (SAG; penggilingan semi‑otomatis) dan ball mill, hingga stirred mill dan vertical roller mill—secara langsung membentuk distribusi ukuran partikel/PSD (particle size distribution), liberasi mineral, dan sifat slurry yang diberi makan ke leaching. Di pabrik emas–tembaga modern, dua tahap ball mill tertutup dengan klasifikasi siklon lazim dipakai untuk mencapai “all‑slime” sekitar 90–95% lolos 75 µm dalam operasi CIP (carbon‑in‑pulp) (walkermining.com).

Namun makin halus tidak selalu makin baik. Overgrinding menciptakan slime/kolloid ultrahalus yang justru memperlambat kinetika leach dan mengikat sianida. Kuncinya: menyelaraskan P80 (ukuran di mana 80% partikel lebih kecil dari ukuran itu) dan PSD dari grinding dengan kebutuhan reaksi leach—plus kimia slurry yang tepat.

Konfigurasi sirkuit grinding dan implikasi slurry

Pemilihan sirkuit mempengaruhi throughput dan kehalusan. SAG menghasilkan produk lebih kasar (P80 ordo mm–cm) lalu dipoles di ball mill; dua tahap tertutup lazim menargetkan >90% lolos 75 µm untuk CIP (walkermining.com). Alternatif berenergi lebih efisien seperti HPGR (high‑pressure grinding rolls) dan stirred mill dapat membentuk mikrorongga dan retakan yang meningkatkan permeabilitas serta luas permukaan pada energi spesifik lebih rendah. Di satu bijih tembaga (pyrochlore) Arizona Tenggara, mengganti crushing konvensional dengan HPGR menghasilkan 80% <0,8 mm dan menaikkan ekstraksi Cu dari 66% menjadi 74% setelah 150 hari—+12% recovery (researchgate.net).

Uji lab pada bijih emas menunjukkan HPGR (tekanan optimum ~5,5 N/mm²) menciptakan lebih banyak mikro‑retak dan partikel halus, mendongkrak recovery emas ~6,8–10,9% sambil menurunkan konsumsi sianida ~5,8–11,1% (researchgate.net). Untuk ultra‑fine grind (<20 µm), stirred mill dilaporkan ~40% lebih efisien dari ball mill (metso.com).

Layout tertutup vs terbuka juga krusial. Sirkuit tertutup dengan siklon menjaga circulating load tinggi untuk produk sangat halus; sirkuit terbuka cenderung meninggalkan fraksi kasar. Komposisi media penggiling pun mengubah kimia slurry: studi kasus menemukan sirkuit rod+ball dengan batang baja tempa reaktif menghasilkan slurry dengan Eh (redox potential) dan oksigen terlarut lebih rendah, serta Fe terlarut lebih tinggi, dibanding single‑stage ball mill dengan media high‑chrome inert—merusak kinerja flotasi, dan akan memengaruhi kinetika leach juga (researchgate.net, researchgate.net). Implikasi praktisnya: gunakan media kurang reaktif (mis. keramik atau baja high‑chrome) di mill primer untuk menghindari pelarutan besi berlebih dan kondisi terlalu reduktif (researchgate.net, researchgate.net).

Kesimpulannya: pilih sirkuit untuk memenuhi liberasi tanpa overgrind. Praktik industri leach emas: dua tahap ball mill tertutup ~90% minus 75 µm (walkermining.com), dengan opsi HPGR/stirred untuk efisiensi energi dan recovery. Target P80/PSD harus mengantar yield leach tinggi tanpa slime berlebih.

Distribusi ukuran partikel dan sifat rheologi slurry

Leaching adalah reaksi permukaan; karena itu PSD menentukan laju ekstraksi. Egan dkk. (2016) menunjukkan fraksi lebih halus melepaskan emas lebih cepat; pada fraksi sangat halus (<0,020 mm), pelindian emas >90% bahkan tanpa pra‑oksidasi, sedangkan fraksi kasar jauh tertinggal (mdpi.com, mdpi.com). Namun, too fine memunculkan efek balik: kolloid (<10 µm) menaikkan viskositas, memperlambat difusi, dan membentuk lapisan hidrasi yang menghambat akses reagen (Han dkk., 2024) (mdpi.com).

Overgrinding menciptakan kolloid “gelatinous” (terutama gel silika) yang bisa mengadsorpsi kompleks emas dan menjebak emas terlarut, menurunkan recovery (mdpi.com). Titik seimbang seringnya ada di sekitar 90–93% lolos 75 µm; Han dkk. mengutip 92,5% <0,074 mm sebagai optimum untuk memaksimalkan laju emas tanpa slime berlebih—di grind −0,074 mm (92,53% lolos), leach 28 jam, pH 10,5, dan 4 kg/t KCN menghasilkan 90,91% recovery; menambah “aid‑leaching” campuran selama 18 jam mendorong 93,20% dengan separuh sianida (mdpi.com, mdpi.com, mdpi.com).

Operasi nyata mencerminkan trade‑off itu. Kasus CIP di Tiongkok memakai dua tahap grinding tertutup: overflow siklon tahap pertama 55–65% −75 µm, tahap dua 90–95% −75 µm; slurry kemudian dikental­kan ke ~40–45% padatan berat (wt%) dengan pH ~10–11 untuk leaching (walkermining.com). Pabrik CIP tipikal berjalan 40–50% padatan; terlalu encer mengonsumsi reagen, terlalu kental menghambat difusi O₂ dan pencampuran. Menjaga pH 10–11 mencegah HCN dan mempertahankan sianida dalam bentuk aktif OH⁻ (mdpi.com). Han dkk. mencatat menaikkan pH di atas ~10,5 menurunkan recovery (pH 11,5 jatuh dari ~90% ke ~82%) (mdpi.com).

Ringkasnya, slurry “ideal” itu terliberasi baik tanpa menjadi kolloid, stabil, dan dioperasikan pada padatan serta pH optimal. Target lazim untuk emas berada di ~80–90% lolos 75 µm—cukup halus untuk >90% pelindian fraksi halus (mdpi.com, walkermining.com)—dengan energi grinding minimal untuk menghindari slime dan biaya berlebih (mdpi.com).

Aditif proses dan kondisioning slurry

Reagen saat grinding/conditioning mengubah perilaku slurry dan recovery. Pilar utamanya: pengendalian pH, aditif dispersi/anti‑agregasi, oksidan/aktivator, dan kompleksan selektif.

Pengendalian pH (CaO, Ca(OH)₂, NaOH). Sianida harus alkalis (pH ≥10) untuk menghindari HCN. Lime umumnya ditambahkan di grinding/conditioning untuk pH ~10–11 (mdpi.com). Han dkk. (2024) mendapati pada pH 10,5 laju emas ~90,9%, sementara pH 11,5 turun ke 82,3% (mdpi.com). Dosis presisi membantu, misalnya memakai pompa dosing seperti dosing pump untuk menjaga set‑point pH yang stabil di discharge mill atau tangki conditioning.

Redox/oksidan. Oksigen cukup diperlukan untuk sianidasi; aerasi atau pengkayaan O₂ umum dilakukan. Pada bijih sulfida refraktori, pra‑oksidasi (hidrogen peroksida/ozon/biologis) dapat membantu. Han dkk. juga mencatat bahwa selama grinding, pelarutan lime dapat membentuk film CaO₂ pada permukaan emas yang menghambat leach; aditif oksidatif atau “polishing” dapat mematahkan film itu (mdpi.com). Menambahkan H₂O₂ dalam jumlah kecil saat grinding atau awal leach dikenal dapat menaikkan laju (memberi O₂ ekstra) tanpa banyak mengubah kimia bulk slurry; kami tidak menemukan rujukan langsung di atas, tetapi ini praktik industri.

Agen dispersi (natrium silikat, polifosfat, dispersant organik). Pada bijih berlempung/pembentuk slime, penggumpalan memperlambat leach. Dispersan saat grinding mencegah gel/“coating” yang menyelimuti emas—natrium heksametafosfat atau natrium silikat lazim dipakai untuk mendispersi lempung/silika halus (researchgate.net), relevan karena kegagalan kontrol slime bisa menciptakan gel silika yang menjebak kompleks emas (mdpi.com).

Aktivator/inhibitor. Pada bijih emas–tembaga, aditif dapat meningkatkan sianidasi emas atau menekan reaksi yang merugikan; misalnya tembaga terlarut mengonsumsi sianida, sehingga depresan tembaga (mis. penambahan lead nitrate atau thiourea) atau lixiviant alternatif (alkalin glisin + oksidan untuk campuran Au–Cu) dilaporkan meningkatkan recovery emas dan menurunkan kebutuhan sianida (sciencedirect.com, sciencedirect.com). Catatan: ini berada di luar kimia grinding klasik, namun tetap menggambarkan peran aditif.

Kontrol kolloid—koagulan. Slime ultrahalus seperti silika kolloid bisa mengganggu proses hilir (misal SX/EW). Satu studi melaporkan polimer spesifik silika menurunkan kolloid silika di larutan leach, menaikkan produksi Cu ~20% dan kualitas katoda (>99% spesifikasi Cu), dengan kenaikan pendapatan 9% (globalminingreview.com). Dalam praktik, koagulan digunakan di tahap pengentalan/clarification; contoh implementasi adalah bahan coagulants untuk menurunkan “crud” sebelum sirkuit hilir. Sebaliknya, flocculant jarang ditambahkan sebelum leach karena memperlambat reaksi; aditif penyatu seperti flocculants lebih tepat dipakai di thickener setelah grinding.

Konsumsi lime dan sianida. Banyak aditif mengurangi konsumsi lixiviant. Han dkk. menunjukkan “aid‑leaching” 0,6 kg/t memungkinkan pemotongan KCN 50% sambil menaikkan recovery (91,0% → 93,2%) (mdpi.com). Studi HPGR mencatat penghematan sianida 6–11% berkat grind yang lebih reaktif (researchgate.net). Dosis berlebih merugikan: laju leach plateau di atas ~4 kg/t KCN, sehingga angka ini menjadi panduan praktis (mdpi.com). Catatan kalibrasi: terlalu banyak silikat pada pH tinggi bisa memprecipitasikan kalsium silikat pada emas.

Penyelarasan grind–leach dan dampak kuantitatif

Setiap elemen sirkuit perlu dituning dengan tahapan berikutnya. Karena over‑fines melahirkan slime bermasalah (mdpi.com), kontrol cut‑size siklon, muatan bola, dan strategi sirkulasi harus menahan produksi ultrafines sebatas liberasi. Hilirnya, tangki leach dijalankan pada densitas (~40–45% wt) dan pH (10–11) yang “klik” dengan PSD. Titik masuk aditif penting: pH dan dispersant biasanya di discharge grinding atau feed thickener; penguat adsorpsi karbon (organik untuk “activate” carbon) dilakukan setelah leach.

Hasil terukur dari praktik teroptimasi: recovery emas CIP modern 90–95% di kehalusan optimal (mdpi.com, mdpi.com); hybrid comminution (HPGR/stirred) menambah beberapa persen recovery (7–11% di uji lab, researchgate.net; 20% lebih tembaga dalam praktik setelah penghilangan kolloid silika, globalminingreview.com). Penghematan reagen: “aid‑leaching” atau grind yang dioptimalkan memangkas sianida hingga 50% (Han dkk., mdpi.com) atau ~10% (HPGR, researchgate.net). Efisiensi energi: retrofit HPGR memangkas daya ball mill ~30% dan memungkinkan throughput +30% (scielo.org.za); stirred mill ~40% lebih efisien untuk produk <20 µm (metso.com).

Contoh hipotetik Indonesia: bila sebuah pabrik emas beralih dari grind “slump” artisanal ke ball‑mill tertutup dengan kontrol pH/dispersant yang tepat, recovery bisa naik dari <60% ke >90% (jdmlm.ub.ac.id). Pada operasi tembaga, penambahan polimer koagulasi silika menaikkan output Cu ~20% dan kualitas katoda >99%—pendapatan tumbuh 9% (globalminingreview.com).

Catatan regulasi (Indonesia). Pemakaian sianida diatur ketat (PermenLH No. 23/2008), termasuk kewajiban pengolahan tailing ke kadar sianida bebas sangat rendah; acuan yang disebut adalah <0,5 mg/L free CN di efluen. Ini mendorong efisiensi penggunaan sianida. Dengan optimasi grind dan aditif seperti di atas, kepatuhan regulasi dapat dicapai sekaligus memaksimalkan ekstraksi—misalnya menghasilkan lebih sedikit slime dan memakai dispersant mengurangi “tie‑up” sianida dalam kolloid; destruksi sianida (SO₂/udara atau biologis) lazim untuk tailing meski berada di luar lingkup grinding (researchgate.net).

Rangkuman rekomendasi. Target sering dipusatkan pada ~80–90% lolos 75 µm untuk bijih emas (mdpi.com, walkermining.com), slurry di ~40–45% padatan dan pH 10–11 (walkermining.com). Kertas ini juga merangkum “Target ~90% –¾ mm” bersama saran memakai media inert lebih awal untuk menghindari Fe berlebih, serta penyertaan dispersant dan aditif oksidatif/aktivator yang disesuaikan dengan tipe bijih. Penambahan bahan kimia harus dikalibrasi ketat; sebagai contoh, silikat berlebih di pH tinggi bisa membentuk kalsium silikat pada emas, dan dosis sianida menunjukkan plateau di atas ~4 kg/t KCN (mdpi.com, researchgate.net, walkermining.com, mdpi.com).

Ringkas kata, kominutasi dan leaching perlu dipandang sebagai satu sistem terintegrasi: sirkuit yang tepat, PSD yang pas, slurry yang dikondisikan dengan pH/Eh tepat, serta aditif yang fungsional—didistribusi melalui peralatan yang presisi seperti dosing pump dan dikontrol hilir via koagulan/flokulan yang tepat—akan memaksimalkan logam terlarut untuk recovery dan meminimalkan biaya.