High-rate thickener mengangkat slurry tailings ke 50–60% solids, vacuum filter bisa menekan kelembapan hingga 10–18%, dan filter press rutin di 10–15%—semuanya terdongkrak signifikan oleh koagulasi + flokulasi dua-tahap yang mendorong >71% solids dan memotong dosis polimer.
Tekanan air di pertambangan nikel bukan sekadar biaya—ini lisensi sosial dan regulasi. Indonesia makin mendorong pengentalan (thickening) dan reuse air hasil recovery untuk meminimalkan kolam penampung, terlebih sekitar ~0,8 m³ air dibutuhkan per ton bijih yang diolah (www.mdpi.com).
Di balik jargon proses, gambarnya sederhana: pekatkan lumpur (slurry), sedot air sebanyak mungkin, lalu bentuk “cake” (kue filtrasi, padatan hasil pemisahan) yang cukup kering untuk dry stacking. Triknya ada di kombinasi alat—high‑rate thickener, vacuum filter, filter press—dan “bumbu” kimia dua‑tahap (koagulan + flokulan) yang membuat partikel halus menjadi agregat besar dan mudah dikeringkan.
Pengolahan Limbah Kilang Nikel: Pulihkan Ni/Co & Turunkan TSS
High‑rate thickener dan pemulihan air
Thickener gravitasi tipe deep‑cone atau high‑rate (pengental berbasis gaya berat) memusatkan slurry ke padatan menengah. Contoh nyata: dua high‑rate thickener diameter 30,5 m menaikkan feed 27–30% menjadi sekitar 50–60% solids (www.mdpi.com), dengan capaian underflow (aliran bawah, fase pekat dari thickener) di kisaran 50–60% solids (www.mdpi.com).
Desain yang baik memulihkan sebagian besar air kasar—sering ~70–80% dari cairan awal—untuk digunakan kembali (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Namun tailings yang sudah mengental masih menyimpan kelembapan signifikan (~40–50%), sehingga biasanya dilanjutkan ke dewatering lanjutan.
Dosis flokulan dioptimalkan untuk menghasilkan underflow padat; penambahan polimer dapat mempercepat laju pengendapan secara dramatis karena membentuk agregat besar yang juga memungkinkan ukuran thickener lebih ringkas (research.csiro.au) (www.mdpi.com). Di sisi peralatan, unit pengendapan seperti clarifier kerap hadir sebagai bagian ekosistem pengolahan padatan tersuspensi, sementara injeksi bahan kimia stabil dengan dosing pump penting untuk konsistensi hasil.
Vacuum filtration: drum, disc, dan belt
Vacuum filter (rotary drum, disc, atau belt—unit filtrasi yang menggunakan hisap/vakum) mengeringkan lebih lanjut underflow bersolids tinggi. Ketika diberi umpan >60% solids, unit modern dapat menghasilkan cake dengan kelembapan sangat rendah: misalnya 12 vacuum belt filter pada tailings tembaga menghasilkan ~18% moisture (www.mdpi.com). Vacuum filter ceramic‑disc pada feed serupa mencapai cake 85–90% solids (10–15% moisture) (www.mdpi.com).
Pada umumnya, vacuum filter menghasilkan cake lebih basah dibanding pressure filter pada throughput yang sama (www.mdpi.com). Kering‑basahnya sangat bergantung pada % solids umpan: dengan 40–50% solids, hasil tipikal 50–60% cake solids (40–50% moisture); jika pre‑thickening ke >60% solids, cake bisa sangat kering (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Kapasitas per unit moderat (beberapa ribu ton/hari per filter), dan konsumsi polimer cenderung rendah ketika kandungan lempung kecil (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Untuk dry‑stacking, cake dari vacuum filter sering dialirkan ke konveyor; misalnya cake 18% moisture dikonveyorkan lalu disebar dan dipadatkan per lapisan (~0,3 m) hingga >95% Proctor density (kepadatan menurut uji Proctor standar tanah) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Pressure filtration: filter press dan kelembapan terendah
Filter press tipe chamber (pressure filtration—filtrasi bertekanan) menekan kelembapan cake paling rendah dengan menerapkan tekanan tinggi. Hasil tipikal: 10–20% moisture (80–90% solids) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Contoh proyek tailings terfiltrasi melaporkan 18–22% moisture dari filter press (www.mdpi.com), dan proyek lain rutin mencapai 10–15% (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Generasi terbaru plate‑and‑frame press sangat besar—sekitar ~150–175 ton per siklus (20 menit) atau ~10.500–12.500 ton/hari per unit (www.mdpi.com)—dan dioperasikan paralel pada pabrik besar. Namun prosesnya batch dan perawatan tinggi: sekitar 80% downtime filter press berasal dari keausan kain (cloth) dan pelat (www.mdpi.com). Karena itu, desainer memakai banyak unit besar (atau “fast‑cycle press”) untuk menjaga ketersediaan. Capex/Opex lebih tinggi daripada vacuum filter, tetapi imbalannya pemulihan padatan jauh lebih tinggi.
Koagulasi + flokulasi dua‑tahap
Untuk tailings sangat halus/kaya lempung—umum pada laterit nikel—banyak site menerapkan perlakuan kimia dua‑tahap: koagulan anorganik, lalu flokulan polimer. Koagulan (mis. garam kationik seperti CaCl₂, FeCl₃, atau poly‑aluminum chloride/PAC) menetralkan muatan permukaan partikel dan “mengompak” lapisan ganda listrik (electrical double layer) sehingga partikel berhenti saling tolak (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Tahap ini “melunakkan” slurry dengan membentuk mikro‑flok atau perisai muatan.
Lalu ditambahkan flokulan ber‑berat molekul tinggi (anionic/non‑ionic polyacrylamide/PAM—polimer pengikat) untuk menjembatani partikel menjadi flok besar dan padat; kombinasi ini menghasilkan flok jauh lebih besar dan lebih padat dibanding hanya PAM (www.mdpi.com). Pada slurry batubara, perlakuan Ca²⁺ diikuti PAM anionik menggandakan ukuran flok dan sangat memperbaiki penurunan kekeruhan (www.mdpi.com); uji bangku tailings bijih besi menunjukkan penambahan Ca²⁺ (melalui dosis CaCO₃) hampir memangkas separuh waktu filtrasi dibanding hanya flokulan (www.mdpi.com).
Hasil empiris mempertegas manfaatnya: proses two‑step shear flocculation (pengadukan ber‑tahap untuk pembentukan flok) menaikkan konsentrasi padatan dari ~40–50% (satu tahap) menjadi >71% solids (www.mdpi.com). Secara praktis, koagulasi‑flokulasi dua‑tahap sering membuat thickener dan filter mencapai +10–20% solids lebih tinggi, mengurangi dosis polimer, dan mempercepat pengendapan. Ion Ca²⁺ bertindak sebagai “jembatan” antara partikel lempung bermuatan negatif dan rantai flokulan anionik, sehingga kebutuhan polimer berkurang (www.mdpi.com).
Pada level implementasi, portofolio bahan seperti koagulan dan flokulan menjadi tulang punggung, dengan PAC sebagai opsi koagulan berbasis aluminium ketika dibutuhkan kontrol muatan yang kuat; akurasi injeksi kimia terjaga lewat dosing pump untuk memaksimalkan efektivitas dua‑tahap tanpa pemborosan bahan.
pH Control & Multi-Stage SX: >98% Ni/Co Recovery
Kompromi kinerja dan konfigurasi tipikal
Ringkasnya, thickening saja memberi padatan moderat (~50%) dengan biaya rendah, tetapi biasanya butuh dewatering lanjutan. Vacuum filter, bila diberi slurry sangat kental, dapat kontinu menghasilkan cake ~10–20% moisture (www.mdpi.com) dengan biaya menengah, tetapi umumnya cake lebih basah daripada filter press (www.mdpi.com). Filter press memberi cake paling kering (~10–15% moisture (www.mdpi.com)) dan mampu menangani beban besar (≥10.000 t/hari per unit (www.mdpi.com)), namun dengan capex/Opex dan perawatan lebih tinggi (keausan kain/pelat ~80% downtime (www.mdpi.com)).
Kimia dua‑tahap (koagulan + polimer) secara signifikan mendongkrak metode mana pun: flok lebih besar, tenggelam lebih cepat, cake lebih kering (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Praktiknya, banyak desain menggabungkan deep thickener (50–60% underflow) dilanjut conditioning kimia, lalu vacuum/pressure filtration sesuai target—konfigurasi bertahap yang kian umum global (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) untuk memenuhi batas lepas buang tailings modern dan memaksimalkan pemulihan air.
Angka kunci kinerja
- High‑rate thickener: ~50–60% solids (www.mdpi.com).
- Vacuum system (dengan pre‑thickening berat): cake 10–18% moisture (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Filter press: cake ~10–15% moisture rutin (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Koagulasi gabungan mendorong slurry >70% solids (www.mdpi.com).
- Filter press generasi baru: ~150–175 ton per siklus 20 menit (~10.500–12.500 t/hari) (www.mdpi.com) dengan ~15% moisture cake (www.mdpi.com).
- Kelayakan komersial dry‑stack tailings dengan >90% pemulihan air ditegaskan oleh kemajuan ini (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
Catatan sumber dan validasi
Kesimpulan di atas disangga studi kasus dan tinjauan otoritatif. Fränkle–Morsch (2022) melaporkan cake filter press <20% air (www.mdpi.com). Survei industri (Cacciuttolo dkk. 2022–2023) mendokumentasikan underflow dan kelembapan cake tipikal (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Tinjauan Khazaie dkk. (2022) merangkum kimia koagulasi/flokulasi (www.mdpi.com), dan studi lab mengkuantifikasi efek pretreatment Ca²⁺ terhadap kinerja flokulan (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Semua kesimpulan di atas langsung didukung sumber‑sumber ini.
HPAL Nikel: Sensor Real-Time Pangkas Asam & OPEX
Referensi
- Fränkle, B. & Morsch, P. (2022). Tailings Filtration Using Recessed Plate Filter Presses: Improving Filter Media Selection by Replicating the Abrasive Wear... Mining 2(2): 425–437 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Fränkle, B., Morsch, P., Kessler, C., Sok, T., Gleiß, M. & Nirschl, H. (2022). “Iron Ore Tailings Dewatering: Measurement of Adhesion and Cohesion for Filter Press Operation”. Sustainability 14(6): 3424 (www.mdpi.com).
- Cacciuttolo, C. & Pérez Campomanes, G. (2022). “Practical Experience of Filtered Tailings Technology in Chile and Peru: An Environmentally Friendly Solution”. Minerals 12(7): 889 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Cacciuttolo, C. & Atencio, E. (2023). “Dry Stacking of Filtered Tailings for Large-Scale Production Rates over 100,000 Metric Tons/day…” Minerals 13(11): 1445 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Khazaie, A.*, Mazarji, M.*, Samali, B., Osborne, D., Minkina, T., Sushkova, S. & Mandzhieva, S. (2022). “A Review on Coagulation/Flocculation in Dewatering of Coal Slurry”. Water 14(6): 918 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
- Yang, Y., Liu, X., Zhang, L. & Guo, M. (2025). “Two-Step Shear Flocculation for High-Efficiency Dewatering of Ultra-Fine Tailings”. Minerals 15(2): 176 (www.mdpi.com).
