mesin flotasi untuk bijih tembaga

Latar Belakang Industri: Peran Penting Flotasi Buih dalam Ekstraksi Tembaga

Permintaan global akan tembaga, landasan elektrifikasi, energi terbarukan, dan pembangunan infrastruktur, terus melonjak. Namun, kadar bijih tembaga dari sumber primer terus mengalami penurunan selama beberapa dekade. Tambang saat ini sering mengolah bijih dengan kandungan tembaga di bawah ini 1%, artinya sudah berakhir 99% bahan yang ditambang adalah limbah. Kenyataan ini memberikan tekanan besar pada pengolahan mineral agar menjadi sangat efisien dan ekonomis. Metode utama untuk mengkonsentrasikan bijih berkadar rendah ini adalah flotasi buih, proses pemisahan yang memanfaatkan perbedaan kimia permukaan partikel mineral. Tantangan utamanya terletak pada memaksimalkan perolehan tembaga dan kadar konsentrat serta meminimalkan konsumsi energi, Penggunaan air, dan biaya operasional. Pengapungan yang tidak efisien dapat menyebabkan kerugian finansial yang signifikan dan dampak lingkungan yang lebih besar, menjadikan kinerja mesin flotasi itu sendiri sebagai faktor penting dalam keseluruhan rantai nilai pertambangan.

Produk/Teknologi Inti: Bagaimana Cara Kerja Mesin Flotasi Modern?

Mesin flotasi dirancang untuk memisahkan hidrofobik (menolak air) mineral berharga dari hidrofilik (menarik air) gang (batuan sisa). Untuk bijih tembaga, reagen spesifik yang disebut kolektor ditambahkan ke bubur (campuran bijih hancur dan air) untuk membuat mineral tembaga sulfida (seperti kalkopirit - CuFeS₂) hidrofobik. Fungsi inti mesin ini adalah untuk menghasilkan dan menyebarkan gelembung udara ke dalam bubur terkondisi ini.

Arsitektur sel flotasi udara paksa modern, seperti sel tangki atau desain canggih serupa, biasanya terdiri dari:

• Tangki: Sebuah kapal besar yang menampung bubur.
• Mekanisme Rotor-Stator: Impeler yang terletak di tengah (Rotor) dikelilingi oleh diffuser stasioner (stator). Perakitan ini mengaduk bubur, menjaga partikel dalam suspensi dan menggeser udara yang masuk menjadi gelembung-gelembung halus.
• Peniup Udara: Sistem pasokan udara bertekanan rendah yang mengalirkan udara melalui poros berongga ke rotor.
• Pencucian Buih: Saluran pengumpulan perifer tempat buih yang mengandung mineral meluap.
• Pembuangan Tailing: Saluran keluar di dasar tangki untuk tailing hidrofilik (limbah) untuk keluar.

Inovasi utama dalam mesin modern terletak pada kemampuannya mengendalikan lingkungan hidrodinamik secara tepat. Ini termasuk mengoptimalkan distribusi ukuran gelembung, input daya untuk suspensi partikel, dan stabilitas buih. Sistem kontrol tingkat lanjut menggunakan data real-time dari sensor yang mengukur parameter seperti kepadatan pulp, pH, dan oksigen terlarut untuk secara otomatis menyesuaikan laju aliran udara dan dosis reagen. Dibandingkan dengan desain agitasi mekanis lama yang mengandalkan udara yang disedot sendiri, mesin udara paksa modern menawarkan kinerja metalurgi yang unggul dengan konsumsi energi yang jauh lebih rendah per ton bijih yang diproses.

Pasar & Aplikasi: Dimana Teknologi Flotasi Tembaga Dikerahkan?

Mesin flotasi ada di mana-mana di setiap tambang tembaga besar di seluruh dunia, dari Chili dan Peru hingga Mongolia dan Zambia. Penerapannya mencakup beberapa tahapan penting dalam pabrik konsentrator:

• Flotasi Lebih Kasar: Tahap utama dimana sebagian besar (~80-90%) tembaga diperoleh kembali dari bijih tanah.
• Flotasi Pemulung: Tahap tindak lanjut untuk memulihkan sisa tembaga yang terlewatkan oleh sel yang lebih kasar, memaksimalkan pemulihan secara keseluruhan.
• Flotasi yang Lebih Bersih: Beberapa tahapan dirancang untuk "membersihkan" konsentrat yang lebih kasar dengan menolak gangue yang tertahan, sehingga meningkatkan kadar konsentrat akhir untuk memenuhi spesifikasi smelter (sering >25-30% Cu).

Manfaat yang didapat dari penerapan teknologi flotasi efisiensi tinggi sangat besar:

Keuntungan	dampak
Peningkatan Pemulihan	Memulihkan lebih banyak molekul tembaga dari bijih secara langsung meningkatkan pendapatan.
Tingkat Konsentrat Lebih Tinggi	Mengurangi biaya transportasi ke pabrik peleburan dan meminimalkan unsur penalti.
Mengurangi Konsumsi Energi	Sel modern dapat menggunakan hingga 30-50% lebih sedikit energi dibandingkan model lama [1].
Biaya Operasional Lebih Rendah	Mengurangi kebutuhan daya dan pemeliharaan mengurangi pengeluaran operasional secara keseluruhan.
Peningkatan Pengelolaan Air	Sirkuit yang efisien memungkinkan daur ulang air yang lebih besar di dalam pabrik.

Mesin-mesin ini tidak hanya melayani proyek-proyek greenfield tetapi juga penting dalam program modernisasi pabrik yang bertujuan untuk menghilangkan hambatan operasi yang ada.

Pandangan Masa Depan: Apa Selanjutnya untuk Flotasi Tembaga?

Evolusi teknologi flotasi didorong oleh digitalisasi dan pentingnya keberlanjutan. Tren utama yang membentuk masa depannya meliputi:

1. Kontrol Proses Tingkat Lanjut & AI: Integrasi algoritma pembelajaran mesin dengan data sensor real-time akan memungkinkan kontrol prediktif pada rangkaian flotasi. Sistem ini dapat mengantisipasi gangguan proses dan mengoptimalkan setpoint secara terus-menerus untuk mencapai kinerja puncak tanpa campur tangan manusia terus-menerus.
2. Teknologi Sensor: Sensor yang lebih baru, termasuk sistem berbasis visi untuk menganalisis tekstur dan kecepatan buih secara online ditambah dengan alat analisa XRF pada aliran slurry [2], memberikan wawasan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang dinamika proses.
3. Penyempurnaan Desain Peralatan: Penelitian yang sedang berlangsung berfokus pada desain rotor-stator baru yang semakin mengurangi intensitas energi sekaligus meningkatkan efisiensi tumbukan partikel-gelembung.
4. Flotasi Tanpa Air atau Air Berkurang: Kelangkaan air menjadi isu penting di banyak wilayah pertambangan, teknologi seperti penumpukan tailing secara kering diadopsi bersamaan dengan penelitian mengenai metode pemisahan baru yang meminimalkan asupan air tawar.

Peta jalan tersebut mengarah pada otonomi penuh "Cerdas" pabrik flotasi yang beroperasi pada efisiensi puncak dengan dampak lingkungan minimal.

Bagian FAQ

• Berapa kisaran ukuran partikel tipikal untuk flotasi tembaga yang efektif?
  Flotasi efektif biasanya terjadi dalam kisaran ukuran partikel 10 ke 150 mikron (0.010 ke 0.150 mm). Partikel lebih halus dari ini ("slime") mungkin sulit untuk dipulihkan karena massanya yang rendah dan efisiensi tumbukan yang buruk dengan gelembung, sementara partikel yang lebih kasar mungkin terlalu berat untuk diangkat oleh gelembung.

• Betapa pentingnya kontrol pH dalam flotasi tembaga sulfida?
  Kontrol pH sangat penting. Ini secara langsung mempengaruhi kinerja reagen, sifat permukaan mineral, dan selektivitas antara mineral sulfida yang berbeda (MISALNYA., memisahkan tembaga dari pirit). Kapur (CaO) umumnya digunakan sebagai depresan pirit dan untuk menjaga pH basa (~9-12), yang optimal untuk banyak pengumpul tembaga sulfida.

• Untuk apa sel flotasi kolom digunakan?
  Sel kolom terutama digunakan dalam tahap yang lebih bersih karena kemampuannya menghasilkan konsentrat bermutu tinggi [3]. Mereka beroperasi dengan prinsip berlawanan arus di mana gelembung yang naik berinteraksi dengan aliran bubur umpan yang turun dan air pencuci di bagian atas membantu menghilangkan partikel gangue yang tertahan dari buih..

• Bagaimana Anda mengukur kinerja flotasi?
  Kinerja diukur melalui dua parameter metalurgi utama: Pemulihan (persentase total tembaga dalam pakan dilaporkan terhadap konsentrat) Dan Nilai(persentase tembaga dalam konsentrasi akhir). Ini dihitung melalui penyeimbangan massal sampel reguler yang diambil dari pakan,tailing,dan aliran konsentrat.

Studi Kasus / Contoh Rekayasa: Debottlenecking di Konsentrator Cerro Verde

Contoh nyata yang menunjukkan dampak diterapkan pada operasi Cerro Verde Freeport-McMoRan di Peru selama proyek perluasannya. [4].

Tantangan:
Perluasan pabrik bertujuan untuk meningkatkan throughput secara signifikan. Sirkuit sel flotasi konvensional yang ada merupakan hambatan kapasitas. Tidak dapat menangani volume yang lebih tinggi tanpa menambahkan jumlah sel baru yang berlebihan—yang akan meningkatkan biaya modal dan kebutuhan ruang lantai—diperlukan solusi alternatif.

Larutan:
Operasi yang dipilih untuk dipasang bervolume besar,sel-sel otasi udara paksa bergaya tangki untuk tahap-tahap kasar dan pemulung baru. Desain ini termasuk:

• Volume sel individual lebih dari 300 meter kubik.
• Sistem rotorstator canggih untuk dispersi udara superior dan suspensi partikel pada input energi lebih rendah.
• Otomatisasi terintegrasi untuk level dan kontrol udara.

Pelaksanaan & Hasil yang Dapat Diukur:
Setelah commissioning,sirkuit baru menunjukkan peningkatan yang signifikan dibandingkan kinerja dasar sel-sel lama:
| Metrik | Hasil |
| :--- | :--- |
| kapasitas keluaran | Meningkat lebih dari 50%, berhasil menghilangkan hambatan pada target ekspansi pabrik.[4]|
| Pemulihan Tembaga | Mencapai tingkat pemulihan yang sebanding atau sedikit lebih baik meskipun memproses lebih banyak tonase.[4]|
| efisiensi energi | Mengurangi konsumsi energi spesifik(kWh/buku tebal)sekitar 15% dibandingkan dengan teknologi generasi sebelumnya yang digunakan di situs ini.[5]|
| Tapak & Biaya Modal | Diperlukan unit yang lebih sedikit untuk kapasitas yang sama,mengurangi pekerjaan sipil secara drastis,ukuran bangunan,dan biaya infrastruktur terkait.[5]|

Studi kasus ini menggarisbawahi bagaimana penggunaan mesin flotasi modern bukan hanya sekedar keuntungan metalurgi namun juga merupakan faktor pendukung utama untuk pelaksanaan proyek skala besar dan kelayakan ekonomi dalam operasi penambangan tingkat rendah..

---

[1] Neseberg,M.,&Lelinsky,D.(2018)."Efisiensi Energi dalam Pengolahan Mineral:PeranFl otationMachineDesign."Teknik Mineral,Vol.121, hal.83-89.
[2] Aldrich,C.,&Feng,D.(2019)."Pembelajaran Mesin dalam Pemrosesan Mineral:Ulasan."IFAC-PapersOnLine,Vol52(14),hal.264-269.
[3] burung kutilang,J.A.,&Nes,J.E.(2007)."Otasi KolomFl."di dalam:Otasi FrothFl:Abad Inovasi.UKM,hal697-726.
[4] Freeport-McMoRan.(2016).CerroVerdeExpansionProjectTechnicalReport.SECFiling.
[5] Lelinsky,D., dkk.(2017)."Analisis Kinerja 300m³SuperCell™Fl otationCellatCerroVerde."di dalam:Prosiding Pertemuan Tahunan ke-39 Pengolah Mineral Kanada,CIM.pp235-250