Di tambang batubara, “murah” belum tentu hemat: lime memang paling murah per ton, tapi lumpurnya paling banyak. NaOH lebih bersih, namun dompet menjerit. Kuncinya ada pada kombinasi reagen, aerasi yang tepat, dan klarifier yang disiplin.
Di lini depan pengolahan acid mine drainage (AMD; air asam tambang), pilihan reagen alkali menentukan nasib OPEX dan jumlah lumpur. Studi di Indonesia mencatat biaya netralisasi AMD dengan lime sekitar 220 IDR/m³ (~$0,015), sementara 10% NaOH untuk menaikkan pH ke 8 mencapai ~327 IDR/m³—sekitar 1,5× lipat (researchgate.net).
Lime dihargai sekitar $100–150/ton dan tersedia luas, tetapi menghasilkan lumpur besar (gypsum dan hidroksida logam) beserta risiko debu alkali; NaOH yang reaktif (sekitar $500–1000/ton) menekan lumpur namun lebih berbahaya dalam penanganan (mdpi.com).
Penelitian pembanding menunjukkan lime saja bisa memproduksi 3,05 ton residu per 1 ton asam (ekuivalen CaSO₄), sementara skema dua tahap batu kapur+lime menurunkannya menjadi 2,57 t/t (−15,7%) dan memangkas biaya reagen ~16,6% (iwaponline.com; iwaponline.com).
Menjaga Semprotan Air di Cement Mill: Rem 90–115 °C dan Stabilkan Mutu
Pemilihan reagen alkali dan trade-off
Netralisasi aktif AMD mengandalkan alkali kuat untuk menaikkan pH agar logam mengendap sebagai hidroksida. Tiga kandidat utama: hydrated/quick lime (Ca(OH)₂/CaO), caustic soda (NaOH), dan soda ash (Na₂CO₃). Masing-masing berbeda dari segi biaya, keselamatan, dan produksi lumpur (mdpi.com).
Lime: termurah per berat (~$100–150/ton), 2 OH⁻ per 74 g, tetapi menghasilkan lumpur besar kaya CaSO₄/gypsum dan senyawa logam. Lumpur “waste lime” menjadi beban O&M yang signifikan; debu/slurry-nya sangat alkalis (pH>12) dan berisiko (mdpi.com). Benchmark: 3,05 t endapan per 1 t asam sebagai ekuivalen CaSO₄ (iwaponline.com).
NaOH: paling kuat per massa (1 OH⁻ per 40 g), bereaksi cepat, menghasilkan lumpur lebih sedikit karena netralisasi membentuk Na₂SO₄ terlarut (bukan CaSO₄). Namun mahal (~$500–1000/ton) dan sangat kaustik (pH>13), sehingga butuh tangki dan dosing presisi. Contoh operasional: 10% NaOH menaikkan pH AMD dari 2,16 ke ~8,5 dalam menit, mengendapkan >99% Fe dan 87–100% logam lain—dengan dosis ≈0,16 g per mL AMD (mdpi.com). Di tambang batubara Indonesia, 10% NaOH yang menaikkan pH ke 8 tercatat ~327 IDR/m³ dibanding lime ~220 IDR/m³ (researchgate.net). Secara umum, NaOH dapat menurunkan volume lumpur ~15–20% dibanding lime, dengan biaya reagen berkisar 2–10× lipat (researchgate.net; mdpi.com).
Soda ash: posisi tengah dari sisi reaktivitas dan harga (~$200–400/ton; soft/heat‑pressed). Netralisasi membentuk Na₂SO₄(aq) dan CO₂, sehingga tidak terbentuk gypsum. Peningkatan pH cenderung lebih lambat dibanding NaOH dan memerlukan pengadukan/reaksi yang matang serta perhatian pada CO₂. Produksi lumpur biasanya lebih kecil daripada lime, namun bisa lebih besar daripada NaOH jika target pH tinggi (alkali berlebih). Risiko keselamatan moderat (iritasi), lebih ringan daripada NaOH. Basis data biaya AMD modernnya terbatas, namun umumnya berada di antara lime dan caustic (mdpi.com).
Ilustrasi perbandingan (angka nominal): Lime (Ca(OH)₂/CaO): ~$100–150/ton; 2 OH⁻/74 g; murah; sludge kaya CaSO₄; debu. NaOH: ~$500–1000/ton; 1 OH⁻/40 g; mahal; produk Na₂SO₄(aq)+hidroksida logam; sangat kaustik. Na₂CO₃: ~$200–400/ton; 2 OH⁻/106 g (sebagai CO₃²⁻); biaya moderat; produk Na₂SO₄(aq)+CO₂; hazard moderat (sumber: researchgate.net; mdpi.com; iwaponline.com).
Pada banyak plant, akurasi dosing menjadi krusial—pompa kimia seperti dosing pump membantu menjaga pH sasaran sambil menekan konsumsi reagen dan spike yang berisiko.
Desain aerasi untuk oksidasi Fe/Mn
Setelah pH dinaikkan ke ~7–9, besi ferrous (Fe²⁺) dan mangan terlarut (Mn²⁺) perlu dioksidasi agar mengendap sebagai hidroksida/oksida. Kebutuhan oksigen terukur: 1 kg O₂ mengoksidasi ~7 kg Fe²⁺ (nepis.epa.gov). Contoh: AMD dengan 100 mg/L Fe²⁺ memerlukan ≈14,3 mg/L O₂ di atas kondisi jenuh.
Secara praktis, efluen diaerasi hingga jenuh udara (~8–10 mg/L O₂) dan unit aerasi didesain untuk memindahkan O₂ pada laju yang cukup. Strategi umum: netralisasi ke pH ~8–8,5, lalu aerasi; pada pH >8, oksidasi Fe berlangsung cepat (menit) sehingga fokus desain pada transfer O₂ (nepis.epa.gov).
Opsi desain meliputi cascade weir (air jatuh bertingkat) dan aerasi difusor dalam bak. Pilot menunjukkan kenaikan tinggi jatuh 0–4 m meningkatkan pH dan DO sehingga efisiensi oksidasi Fe²⁺ meningkat, khususnya dengan desain spray/retensi (tandfonline.com). Praktiknya, gunakan beberapa stage setinggi 0,5–2 m. Untuk difuser, asumsi efisiensi transfer oksigen (OTE; oxygen transfer efficiency) 10% lazim dipakai untuk sizing blower (nepis.epa.gov), dengan waktu tinggal pasca-penyesuaian pH sekitar 0,5–2 jam agar oksidasi tuntas (nepis.epa.gov). Mangan sering memerlukan pH ~9–10 atau aerasi lebih lama, atau tahap biologis/oksidasi Mn tersendiri.
Konsistensi Warna Tekstil: Presisi Dosing, Suhu, dan pH
Klarifier dan kolam pengendap untuk lumpur hidroksida
Setelah oksidasi, flok hidroksida logam perlu diendapkan. Klarifier (bak sedimentasi) atau kolam pengendap dipakai untuk menyediakan waktu tenang yang cukup. Waktu tinggal tipikal pada klarifier konvensional adalah 4–8 jam, dengan laju beban permukaan (overflow rate) sekitar 2–10 m³/m²·hari (≈500–2500 gal/ft²·hari) (nepis.epa.gov). Target konsentrasi padatan underflow lazimnya ~3–5% (3% sering ideal) untuk memudahkan pemompaan (nepis.epa.gov).
Penambahan polimer 1–5 mg/L dapat memperbaiki pengendapan flok Fe/Mn yang halus (nepis.epa.gov); pada titik ini, opsi flocculants menjadi relevan untuk menstabilkan performa klarifikasi. Peralatan mekanis bervariasi dari klarifier bundar dengan scraper hingga bak persegi; unit kontak-padatan dengan resirkulasi lumpur juga digunakan.
Lumpur hidroksida logam lazimnya mudah dipompa dan dapat dikeringkan/di‑filter hingga ~30% padatan melalui cake‑press atau reed bed. Volume lumpur sangat bergantung pada reagen: lime‑only dapat menghasilkan ~3 t endapan per t asam, sedangkan skema CaCO₃+lime menurunkannya menjadi ~2,57 t/t (−16%) (iwaponline.com). Unit harus disizing untuk debit puncak; kolam pengendap cocok untuk lokasi terpencil namun membutuhkan area besar dan retensi lama (~hari). Klarifier mekanis menghemat ruang dan lebih tangguh terhadap lonjakan debit. Untuk pengurasan lumpur via pompa/scraper, dukungan peralatan menjadi penting—solusi clarifier dan peripheral pendukung membantu memastikan operasi stabil dan aman.
Grinding Aid untuk Efisiensi Pabrik Semen dan Umur Media Lebih Panjang
Rangkaian aktif yang ekonomis dan robust
Rangkaian aktif AMD yang solid lazimnya: netralisasi dengan dosis kimia yang dioptimalkan (sering memadukan alkalinitas berbasis kalsium dan natrium untuk ekonomis), aerasi untuk mengoksidasi Fe/Mn, lalu klarifikasi untuk mengeluarkan lumpur. Bukti numerik mendukung pendekatan ini: tahap praneutralisasi batu kapur menurunkan lumpur besi ~16% dan memangkas biaya reagen ~16,6% dibanding lime‑only (iwaponline.com; iwaponline.com). Di bangku uji, NaOH (10%) mengangkat pH AMD dari 2,16 ke ~8,5 dalam menit, mengendapkan >99% Fe dan 87–100% logam lain (mdpi.com), dengan penghilangan Fe mendekati 99,99% dan dosis ≈0,16 g per mL AMD (mdpi.com). Di sisi lain, angka rujukan untuk desain juga mencakup konsumsi NaOH sebesar 0,16 g/L untuk air berkadar Fe tinggi (mdpi.com), kebutuhan O₂ 1 kg per 7 kg Fe (nepis.epa.gov), dan kapasitas pengendapan sesuai laju beban permukaan dan waktu tinggal (nepis.epa.gov). Di Indonesia dan banyak yurisdiksi lain, standar buangan ketat (pH ~6–9, Fe/Mn di bawah baku) menuntut sistem rekayasa seperti ini, disizing berdasarkan beban inflow (mis. kadar Fe/COD) dan target pemenuhan regulasi.
Pada implementasi, menjaga konsistensi pH dengan sistem dosing yang stabil, mengontrol flokulasi dengan polimer, dan disiplin pada operasi klarifier menjadi jangkar kinerja. Rujukan teknis yang digunakan di atas mencakup studi dan manual: mdpi.com; mdpi.com; iwaponline.com; iwaponline.com; researchgate.net; tandfonline.com; manual U.S. EPA nepis.epa.gov; nepis.epa.gov; nepis.epa.gov.
