Menurunkan Viskositas, Mengerek Throughput: Bahan Kimia yang Memotong Energi 10–30% di Sirkuit Grinding

Di banyak pabrik emas dan tembaga, motor terbesar bukan di smelter, melainkan di SAG/ball mill. Studi menunjukkan sirkuit grinding memakai 40–60% konsumsi listrik pabrik (www.mdpi.com), sementara kominutif—kombinasi crushing dan grinding—menyumbang kira-kira 4% dari listrik global (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Artinya, penghematan kecil pun bernilai besar.

Kuncinya ada pada rheology (ilmu alir) bubur bijih: menurunkan viskositas dan yield stress (tegangan awal alir) memungkinkan % padatan (“solids”) dinaikkan tanpa “mencekik” mill. Literatur menegaskan optimasi rheology dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi energi secara signifikan (www.researchgate.net) (www.mdpi.com), dan bahwa apparent viscosity (viskositas tampak) serta yield stress berkorelasi kuat dengan power draw dan laju pemecahan (www.mdpi.com) (www.researchgate.net).

Ketika yield stress tinggi, dibutuhkan daya lebih besar dan fines berkurang (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Tidak heran banyak operasi kini memburu additives (bahan tambahan kimia) yang mendispersi partikel, memangkas resistansi viskos, dan mengizinkan padatan lebih tinggi di mill tanpa macet.

Beban energi kominutif dan parameter rheology

Kominutif (proses penghancuran dan penggilingan bertahap) menyerap porsi energi terbesar, sehingga variabel rheology pulp—apparent viscosity dan yield stress—menjadi tuas kontrol utama. Literatur menyatakan “mengatur perilaku rheologi pulp memiliki nilai aplikasi tinggi dalam penghematan energi grinding” (www.mdpi.com).

Dalam praktik, menaikkan % padatan meningkatkan peluang tumbukan partikel hingga titik tertentu. Namun di atas ~70–75% padatan, viskositas melonjak eksponensial (www.mdpi.com); satu studi mendapati viskositas naik proporsional dengan padatan dan “tajam” ketika >75% (www.mdpi.com). Model lain menunjukkan menurunkan padatan dari kondisi tidak efisien 83% ke ~76–80% justru menaikkan kapasitas ~10% (www.mdpi.com).

Mekanisme molekuler grinding aids

Grinding aids (GAs, bahan kimia bantu penggilingan) adalah reagen khusus yang ditambahkan (umumnya ≤0,25% dari massa bijih) untuk meningkatkan grindability dan menurunkan konsumsi energi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Contoh umum: alkohol, glikol, dan amina—misalnya triethanolamine atau propylene glycol—serta dispersant polimerik (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.nbmcw.com).

Molekul ini mengadsorpsi pada permukaan mineral baru, menetralkan muatan dan memberi tolakan sterik/elektrostatik—mencegah aglomerasi pada media dan liner grinding (www.nbmcw.com) (www.mdpi.com). Di literatur, GAs dilaporkan “promote grinding efficiency, decrease water consumption, optimize material mobility, and narrow the product size distribution” (www.mdpi.com), dengan data bahwa GAs meningkatkan aliran material lewat dispersi partikel (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).

Di uji laboratorium pada bijih magnetit, penambahan GA berbasis polisakarida memangkas energi dan menghasilkan gerusan lebih halus: pada 0,1 wt% additive, Bond Work Index turun ~31% (18,0 ke 12,4 kWh/t), dengan P80 (ukuran partikel di mana 80% lebih halus) yang lebih sempit dan luas permukaan lebih tinggi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Temuan serupa muncul di uji lain: GAs dapat memangkas energi mill 10–30% atau lebih pada kondisi yang tepat (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.mdpi.com).

Adopsi di tambang tertinggal dibanding semen. Tantangannya: biaya reagen tinggi, kurangnya pemahaman efek spesifik-bijih, dan dampak hilir. Aditif semen bermuatan tinggi seperti amina (mis. TEPA) dapat membentuk amonia/nitrat saat aus (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Satu ulasan menyorot “high cost of GAs” dan potensi kontaminasi produk yang mempengaruhi flotasi atau pelindian (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Karena itu, setiap GA baru wajib diuji agar membantu grinding tanpa merusak flotasi atau sianidasi.

Di banyak operasi, pasokan reagen-percontohan datang dari lini chemicals untuk mining atau katalog bahan kimia industri yang kompatibel dengan proses.

Rheology modifiers dan operasi high‑solids

Selain GAs, rheology modifiers (dispersant/deflocculant, surfaktan, penyesuai pH, bahkan nanopartikel) dipakai untuk mengendalikan viskositas dan yield stress slurry (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Pada slurry kaya lempung/ultrahalus—lazim di sirkuit emas-tembaga—mineral pipih (kaolinit, montmorillonit) membentuk jaringan gel yang mengerek viskositas. Modifiers mematahkan jaringan ini via efek elektrostatik/sterik sehingga aliran terjaga pada padatan lebih tinggi (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).

Dengan dispersan tepat, perilaku slurry bisa berubah dari Bingham-like (punya yield stress) ke pseudoplastik (shear‑thinning), menurunkan viskositas tampak di bawah geser. Dampaknya melampaui mill: viskositas lebih rendah mengurangi power draw pompa slurry dan menekan keausan liner. Pada stirred mills, yield stress tinggi membuat konsumsi energi naik, laju pemecahan turun, dan produksi halus berkurang (www.mdpi.com).

Efeknya juga terasa di flotasi: analisis menunjukkan kenaikan 5% apparent viscosity melipatgandakan dissipasi viskos dan memangkas probabilitas tumbukan partikel‑gelembung ~12% (www.mdpi.com).

Hasil terukur dan tren industri

Uji polisakarida‑GA pada magnetit mencatat penurunan energi dari 18,0 ke 12,4 kWh/t pada dosis 0,1%, setara pengurangan 31%, dengan distribusi ukuran partikel menyempit dan lebih sedikit ultrafines/outsize (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Studi pemodelan lain memprediksi penurunan padatan dari 83% ke ~76–80% dapat mengerek throughput ~10% (www.mdpi.com).

Contoh dunia nyata tentang dampak kecil yang bernilai besar: uji media high‑chrome (membaikkan kondisi oksidasi) di bijih tembaga‑emas menghasilkan kenaikan 2% recovery Cu—setara ≈US$18,7 juta/tahun (www.ceecthefuture.org). Ini bukan aditif kimia, tetapi menggambarkan bagaimana margin kecil di grinding/flotasi bertransformasi menjadi nilai besar.

Tren global memperkuat urgensi: dengan kadar bijih menurun, pabrik mengolah lebih banyak halus dan lempung, membuat rheology kian dominan (www.mdpi.com). Pergeseran regulasi—seperti hukum pertambangan Indonesia yang baru yang mensyaratkan lebih banyak pemrosesan domestik (www.reuters.com)—akan makin menuntut kominutif yang efisien. Ulasan industri terbaru menyebut rheology slurry sebagai “parameter primer” untuk mengoptimalkan power draw dan produksi halus (www.mdpi.com).

Protokol uji coba pabrik

Berikut panduan ringkas bagi metalurgis untuk menilai efektivitas additive—semuanya berlandaskan data dan praktik yang disebutkan dalam literatur.

• Baseline tanpa additive. Karakterisasi sirkuit grinding saat ini: komposisi/maturitas umpan (kadar, mineralogi), throughput mill, power draw (kW), densitas pulp (% padatan), PSD produk (d80/P80), circulating load, dan bila mungkin rheology (viskositas/yield stress). Pastikan stabil (umapan konsisten, kondisi liner). Kumpulkan data beberapa shift untuk menangkap variabilitas.
• Screening laboratorium. Jalankan uji batch/kontinu dengan bijih dan kandidat additive. Ukur Bond Work Index dengan/tanpa reagen; gunakan lab/stirred mill untuk memetakan energi vs kehalusan. Uji rheologi (viskometer/rheometer) untuk melihat pergeseran kurva viskositas/yield stress. Dari sini pilih dosis (mis. 0,02–0,10% bobot) yang memberikan penurunan viskositas atau perbaikan gerus. Dosis praktis di pabrik kerap dinyatakan dalam g/t; percontohan 200–300 g/t disebutkan dalam rancangan uji di literatur. Dosing yang akurat biasanya dibantu dosing pump agar laju injeksi stabil.
• Desain trial. Rencanakan periode terdefinisi (mis. blok 8–12 jam) dengan kondisi identik selain additive. Alternasi blok Additive ON vs OFF membantu meratakan drift. Contoh: jalankan mill pada 100% solids, laju umpan tetap, awal tanpa additive selama X jam, lalu injeksikan additive pada dosis target (mis. 200–300 g/t); beri waktu steady state (beberapa jam), kemudian logging X jam. Ulangi siklus; gunakan “paper‑blinding” untuk meminimalkan bias operator.
• Pengumpulan data. Log kontinu: laju umpan dan produk, daya motor, tekanan/aliran pompa slurry, tekanan siklon. Ambil sampel pulp berkala untuk % padatan dan—bila memungkinkan—sampel rheology. Setelah tiap segmen, ukur PSD (P80, ekor kasar) dan kinerja metalurgi hilir (flotasi/pelarutan bila dapat dimonitor). Catat isu operasional (mis. foaming, scaling, perubahan froth).
• Analisis. Bandingkan rerata ON vs OFF. KPI utama: perubahan specific energy (kWh/t), perubahan throughput (t/h pada beban mill sama), dan perubahan ukuran gerus. Rujukan: uji magnetit melaporkan penurunan −5,6 kWh/t (31%) saat diberi additive (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nilai juga efek pada recovery dan konsumsi reagen hilir. Terapkan uji statistik (mis. t‑test) untuk memastikan perbedaan melampaui variabilitas normal.
• Scaling % padatan. Jika viskositas turun, naikkan % padatan bertahap untuk mencari optimum baru. Kenaikan 3–5% (mis. dari 70% ke 73%) dapat menghemat air dan energi. Pantau filling mill dan tekanan jalur sirkulasi agar transport terjaga.
• Keselamatan dan compliance. Pastikan additive memenuhi regulasi lingkungan dan keselamatan. Di Indonesia, bahan kimia baru harus sesuai batas buangan Kementerian Lingkungan; telaah degradasi/akumulasi additive. Pasang pemantauan (mis. COD/TDS di tailings) bila perlu. Kemudahan dosing, pencampuran, dan kompatibilitas material wajib dinilai. Dukungan kategori bahan kimia air & limbah membantu pengelolaan kualitas buangan saat trial.
• Pelaporan dan ekonomi. Kuantifikasi manfaat bersih: kWh/t yang dihemat × throughput tahunan, kenaikan produksi logam, dan konversi ke nilai dolar. Sebagai ilustrasi, uji media Ernest Henry memberikan +2% Cu setara ~US$18,7 juta/tahun (www.ceecthefuture.org). Perhitungkan juga biaya additive (umumnya gram per ton) dan penghematan air dari densitas lebih tinggi.
• Referensi kunci. Ulasan di Minerals menekankan “adjusting the rheological behavior of the pulp shows high application value in grinding energy saving” (www.mdpi.com), dan bahwa GAs memperbaiki flowability serta generasi fine (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Trial lapangan sebaiknya mengonfirmasi manfaat tersebut dalam kondisi pabrik. Kategori pasokan reagen dapat direncanakan sejak awal melalui chemicals untuk mining.

Penutup dan sumber

Di sirkuit grinding emas‑tembaga, grinding aids dan rheology modifiers menawarkan jalur berbasis data menuju efisiensi lebih tinggi. Dengan menurunkan viskositas atau yield stress, additives memungkinkan operasi pada slurry lebih pekat, throughput meningkat, dan kWh/t—yang lazimnya puluhan—terpangkas. Bukti empiris (mis. penghematan energi 31% pada uji magnetit, pmc.ncbi.nlm.nih.gov) menegaskan potensinya. Trial pabrik yang dirancang baik—dengan kondisi terkontrol, logging cermat, dan baseline jelas—akan mengkuantifikasi manfaat untuk bijih spesifik. Saat berhasil, penurunan biaya energi, kenaikan throughput, dan perbaikan recovery masing‑masing dapat membenarkan biaya additive. Untuk implementasi, lini chemical specialty dan infrastruktur dosing seperti dosing pump menjadi bagian teknis yang krusial.

Sources. Artikel ini merujuk pada jurnal ilmiah dan laporan industri (tautan: pmc.ncbi.nlm.nih.gov | pmc.ncbi.nlm.nih.gov | www.mdpi.com dll.). Jurnal Minerals (MDPI) dan Scientific Reports menyajikan data eksperimental terbaru tentang grinding aids, sementara ulasan industri (mis. Chipakwe et al.) memberi konteks penghematan energi. Sorotan berita pertambangan Indonesia (Reuters) menandai tren ke arah pengolahan dan regulasi yang ditingkatkan (www.reuters.com). Semua data di atas diambil dari literatur yang dikutip.