PROSES INDUSTRI KIMIA ANORGANIK

LOGAM NIKEL

NASTITI DWI SEPTIA CHUMAEROH

2012437087

D3 – 2 (P2K)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

TEKNIK KIMIA 2014

BAB I

PENGERTIAN NIKEL

A.    Pengertian Nikel

Nikel adalah komponen yang banyak ditemukan dalam meteorit dan menjadi ciri

komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit, dapat

mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh secara komersial dari

pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30%

kebutuhan nikel dunia.

Unsur nikel berhubungan dengan batuan basa yang disebut norit. Nikel ditemukan dalam

mineral pentlandit, dalam bentuk lempeng-lempeng halus dan butiran kecil bersama pyrhotin dan

kalkopirit. Nikel biasanya terdapat dalam tanah yang terletak di atas batuan basa. 

Di indonesia, tempat ditemukan nikel adalah Sulawesi tengah dan Sulawesi Tenggara.

Nikel yang dijumpai berhubungan erat dengan batuan peridotit. Logam yang tidak ditemukan

dalam peridotit itu sendiri, melainkan sebagai hasil lapukan dari batuan tersebut. Mineral

nikelnya adalah garnerit.

Nikel ditemukan oleh A. F. Cronstedtpada tahun 1751, merupakan logam berwarna putih

keperak-perakan yang berkilat, keras dan mulur, tergolong dalam logam peralihan, sifat tidak

berubah bila terkena udara, tahan terhadap oksidasi dan kemampuan mempertahankan sifat

aslinya di bawah suhu yang ekstrim. 

Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri, seperti: pelindung baja

(stainless steel), pelindung tembaga, industri baterai, elektronik, aplikasi industri pesawat

terbang, industri tekstil, turbin pembangkit listrik bertenaga gas, pembuat magnet kuat,

pembuatan alat-alat laboratorium (nikrom), kawat lampu listrik, katalisator lemak, pupuk

pertanian dan berbagai fungsi lain.

B.     Sifat-sifat Nikel

Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan

nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek,

tetapi jika dipadukan dengan besi, krom dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat

yang keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik

terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal, yang dapat

menghasilkan alloy yang sangat berharga.

Ciri-Ciri Fisik 

Nikel merupakan unsur logam dengan fasa padat, memiliki massa jenis sekitar 8,908 g/cm3

serta massa jenis cair saat melewati titik didihnya 7,81 g/cm3. Titik lebur dari Nikel adalah

1455oC, sedangkan titik didihnya adalah 2913oC. Kalor peleburan Nikel adalah 14,48 kJ/mol,

sedangkan kalor penguapan Nikel adalah 377,5 kJ/mol, dan kapasitas kalor saat suhu ruang

adalah 26,07 J/(molK). 

A. Paduan Nikel

Nikel (Ni) adalah logam perak-putih yang ditemukan pada tahun 1751 dan unsur paduan

utama yang memberikan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan korosi. Nikel biasanya

digunakan secara luas pada baja stainless dan paduan berbasis nikel (yang biasa disebut

superalloy). Paduan nikel digunakan pada aplikasi temperatur tinggi (seperti komponen mesin

jet, roket, dan pembangkit listrik tenaga nuklir), dalam penanganan makanan dan peralatan

pengolahan kimia, koin, dan dalam perangkat kapal laut. Paduan nikel juga digunakan dalam

aplikasi elektromagnetik seperti solenoid, karena nikel mempunyai sifat magnetik,. Penggunaan

utama nikel yaitu sebagai logam untuk electroplating dari part untuk permukaannya dan untuk

peningkatan ketahanannya terhadap korosi dan keausan. Paduan nikel memiliki kekuatan tinggi

dan tahan korosi pada temperatur tinggi. Pemaduan unsur nikel kromium, kobalt, dan

molibdenum. Sifat paduan nikel dalam mesin, pembentuk, casting, dan pengelasan dapat

dimodifikasi dengan berbagai unsur paduan lainnya.

Berbagai paduan nikel, memiliki berbagai kekuatan pada temperatur yang berbeda, telah

dikembangkan. Meskipun nama dagang masih digunakan secara umum, paduan nikel sekarang

diidentifikasi dalam sistem UNS dengan huruf N. Jadi, hastelloy G yang sekarang adalah

N06007. Monel adalah paduan nikel-tembaga. Inconel adalah paduan nikel-kromium dengan

tegangan tarik hingga 1400 MPa.

Hastelloy (paduan nikel-kromium) memiliki ketahanan korosi yang baik dan kekuatan

tinggi pada suhu yang tinggi. Nichrome (paduan nikel, kromium, dan besi) memiliki ketahanan

listrik tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi dan digunakan untuk elemen pemanas

listrik. Invar dan kovar (paduan besi dan nikel) memiliki sensitivitas yang relatif pada suhu

rendah

    

      Superalloy

Superalloy sangat penting untuk aplikasi temperatur tinggi, oleh karena itu, mereka juga

dikenal sebagai paduan tahan suhu panas atau tinggi. Superaloy umumnya memiliki ketahanan

yang baik terhadap korosi, kelelahan mekanis dan termal, getaran mekanik dan termal, rambatan,

dan erosi pada temperatur tinggi. Aplikasi utama dari superalloy adalah untuk mesin jet dan

turbin gas. Aplikasi lain mesin torak, mesin roket, alat-alat dan cetakan untuk perlakuan panas

logam, nuklir, kimia, dan industri petrokimia. Secara umum, superalloy diidentifikasi dengan

nama dagang atau sistem penomoran khusus, dan mereka tersedia dalam berbagai bentuk.

Kebanyakan superalloy memiliki ketahanan suhu maksimum sekitar 1000o C dalam aplikasi

struktural. Suhu dapat setinggi 1.200o C untuk komponen bantalan non beban.

Superaloy terdiri dari berbasis besi, berbasis kobalt, atau berbasis nikel:

·     Superalloy berbasis Besi pada umumnya mengandung 32-67% Fe, dari 15 sampai dengan

22% Cr, dan 9-38% Ni. Paduan umum dalam kelompok ini adalah seri incoloy.

·     Superalloy berbasis Cobalt pada umumnya mengandung 35-65% Co, dari 19 menjadi 30%

Cr, dan naik 35% Ni. Superalloy ini tidak sekuat superalloy berbasis nikel, tetapi mereka

mampu mempertahankan kekuatan mereka pada suhu yang lebih tinggi.

·     Superalloy berbasis Nikel adalah yang paling umum dari superalloy, dan mereka tersedia

dalam berbagai macam komposisi (tabel 6.9). komposisi nikel adalah 38-76%. Mereka juga

mengandung 27% Cr dan 20% paduan Co. Biasanya paduan dalam kelompok ini adalah

Hastelloys, Inconel, Nimonic, Rene, udimet, astroloy, dan seri waspaloy.

       Stainless Steel

Stainless Steel (SS) adalah baja dengan sifat ketahanan korosi yang sangat tinggi di

berbagai kondisi lingkungan. Nikel digunakan sebagai unsur penstabil austenit, yang berarti

penambahan nikel pada besi paduan mempromosikan perubahan struktur kristal dari bcc

(ferritic) ke fcc (austenitic). Jadi nikel digunakan untuk menaikkan kekuatan, memperbaiki sifat

kelelahan dan meningkatkan keuletan besi.

Penambahan nikel menunda pembentukan fasa intermetalik yang merusak pada austenitic

ss tetapi nikel kurang efektif dibanding nitrogen pada DSS. Sruktur fcc membuat austenitic

stainless steels memiliki ketangguhan tinggi. Kehadirannya dari sekitar setengah struktur mikro

duplex meningkatkan ketangguhan duplex dibanding Ferritic SS.

 Copper-Nikel-Silikon Alloys

   

“Nickel Silicon Bronze Alloys, which is an age-hardening alloy, higher alloyed in

comparison with CuNi1.5Si, for current-carrying formed parts. It has an a-structure with very

fine precipitations and recommends itself both for lead frames which require a high rigidity of

the pins and for connector with high demands on the electrical conductivity, strength and

relaxation behavior. In addition, the CuNi2Si can also be used for current-carrying formed parts

and contact springs due to its good fatigue strength, forming and spring

properties.”(ecplaza.com,2010)

Jika Nikel dan Silikon dalam perbandingan 4 : 1, yaitu 4 bagian Nikel dan 1 bagian

Silikon dipadukan di dalam Copper (Tembaga) pada Temperatur tinggi maka akan terbentuk

sebuah unsur yang disebut Nikel Silicide (Ni2Si) dan pada Temperatur rendah paduan ini akan

sesuai untuk pengendapan dalam perlakuan panas, dimana proses pelarutan akan diperoleh dalam

proses Quenching dari Temperatur 7000C dan akan diperoleh sifat paduan Tembaga yang lunak

dan ulet, kemudian dilanjutkan dengan memberikan pemanasan pada Temperatur 4500C maka

akan meningkatkan kekerasan serta tegangan dari paduan Tembaga tersebut. Persentase kadar

Nikel dan Silikon ini disesuaikan dengan kebutuhan dari sifat yang dihasilkannya, biasanya

diberikan antara 1 % hingga 3 % . Paduan Tembaga Sehingga akan memiliki sifat Thermal dan

electrical Conductivity yang baik dan tahan terhadap pembentukan kulit dan oxidasi serta dapat

mempertahankan sifat mekaniknya pada Temperatur tinggi dalam jangka waktu yang lama.

Nikel – Silver

“Nickel silver, also known as German silver,  paktong,  newsilver  or  alpacca 

(or alpaca), is a copper alloy with nickel and often zinc. The usual formulation is 60% copper,

20% nickel and 20% zinc.” (wikipedia.org,2010)

Nikel – Silver sebenarnya tidak mengandung unsur Silver, penamaan ini dikarenakan

penampilan dari paduan ini menyerupai  silver. Komposisinya terdiri atas Copper, Nikel dan

Seng (Zinc). Semua paduan dari jenis ini dapat dikerjakan atau dibentuk dengan pengejaan

dingin (cold working), akan tetapi dengan meminimalkan tingkat kemurniannya paduan ini juga

memungkinkan untuk pengerjaan panas (hot working). Nikel Silver mengandung kadar Tembaga

antara 55 % sampai 68 % dan paduan dengan kadar Nikel antara 10 % hingga 30 % banyak

digunakan dalam pembuatan sendok dan garpu. Paduan yang dibuat dalam bentuk plat dengan

type EPNS sebagai derajat kesatu dengan kadar Nikel 18 % digunakan sebagai bahan pegas pada

kontaktor peralatan listrik.

D.    Manfaat Penggunaan Nikel

Nikel digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri, seperti: pelindung baja

(stainless steel), pelindung tembaga, industri baterai, elektronik, aplikasi industri pesawat

terbang, industri tekstil, turbin pembangkit listrik bertenaga gas, pembuat magnet

kuat,pembuatan alat-alat laboratorium (nikrom), kawat lampu listrik, katalisator lemak, pupuk

pertanian, dan berbagai fungsi lain.

BAB II

DAERAH PENGHASIL NIKEL

            Dalam dunia pertambangan, Indonesia memang dikenal sebagai negara yang kaya dengan

kandungan mineral yang siap diangkat kapan saja. Indonesia menempati posisi produsen terbesar

kedua untuk komoditas timah, posisi terbesar keempat untuk komoditas tembaga, posisi kelima

untuk komoditas nikel, posisi terbesar ketujuh untuk komoditas emas, dan posisi kedelapan

untuk komoditas batubara.

Berbagai macam bahan tambang tersebar di Indonesia dari sabang sampai merauke

banyak kita temukan tambang-tambang yang mengeksploitasi sumberdaya alam Indonesia mulai

dari emas, timah, tembaga, perak, intan, batubara, minyak, bauksit, dan lain - lain, semuanya

terdapat di Indonesia.

Cadangan nikel Indonesia sekitar 2,9% dari cadangan nikel dunia, dan merupakan

peringkat ke-8 sedangkan dari sisi produksi adalah 8,6% dan merupakan peringkat ke-4 dunia.

A.    Potensi Nikel Indonesia

Daerah-daerah penghasil nikel diantaranya :

1)      Bengkalis, sumatra.

2)      Bolaang Mangondow, Sulawesi Utara.

3)      Cikotok, Jawa Barat.

4)      Logas, Riau.

5)      Meuleboh,  Aceh.

6)      Rejang Lebong, Bengkulu.

Meskipun Indonesia memiliki banyak sekali potensi tambang, tapi perlu juga kita lestarikan akan

alam ini, jangan semua kita berikan kepada investor.

B.     Profil Salah Satu Desa Penghasil Nikel

Sorowako adalah sebuah desa kecil yang berada di propinsi Sulawesi Selatan, Jaraknya

±600 km di sebelah utara Kota Makassar (ibukota Propinsi Sulawesi selatan). Desa ini terletak di

pinggiran pegunungan verbeek, di tepi Danau Matano yang merupakan salah satu danau terindah

dan terdalam di dunia.

Sorowako adalah desa di kecamatan Nuha, Luwu Timur, Sulawesi Selatan, Indonesia.

Berada di ketinggian ± 300 meter diatas permukaan laut.Sekarang area Sorowako sudah

berkembang dan dipecah menjadi 3 desa, yaitu desa Sorowako, desa Magani dan desa Nikkel.

Pada tahun 1901 seorang Belanda bernama Kruyt meneliti bijih besi di pegunungan

verbeek, dan menemukan kandungan nikel di dalamnya. Pada tahun 1937 seorang ahli geologi

INCO LIMITED bernama Flat Elves diundang oleh sebuah perusahaan eksplorasi Belanda untuk

melanjutkan studi endapan nikel laterit di Sulawesi. Ia mengunjungi Sorowako.

Tahun 1966 Studi dilanjutkan oleh Pemerintah republik Indonesia dilakukan di Daerah

sulawesi, kemudian pada tahun 1967 pemerintah juga mengundang perusahaan-perusahaan dari

seluruh dunia untuk mengjukan proposal bagi eksplorasi dan pengembangan endapan mineral di

Pulau Sulawesi. Selanjutnya pada tahun 1968 kegiatan eksplorasi skala penuh dimulai mencakup

beberapa bagian dari tiga propinsi di Sulawesi, yaitu Sulawesi Selatan, Sulawesi Tengah, dan

Sulawesi Tenggara. Inilah yag menjadi awal alih teknologi yaitu ketika ahli-ahli geologi dari

Inco lmited mulai mendidik rekan kerja dari Indonesia untuk mengambi contoh endapanlaterit

secara sistematis dan menganalisanya. Eksplorasi yang dilakukan sampai tahun 1971 telah cukup

guna dan dipastikan mampu mendukung pabrik nikel yang besar. Sampai tahun 1973 para

geologist bekerja di Malili yang berada di daerah pantai sekitar 60 km dari Sorowako.

Sedangkan Sorowako masih merupakan desa kecil dengan jumlah penduduk 950 jiwa. Beberapa

geologist yang bekerja di Sorowako tinggal di tiga rumah yang dibuat dari kayu setempat di

daerah “old camp”.Setahun kemudian dibuat trailer di “old camp” untuk lima keluarga yang

pindah dari Malili untuk bergabung dengan penghuni “old camp” sebelumnya. perumahan di

daerah pontada dan salonsa didirikan untuk keluarga karyawan yang terlibat dalam konstruksi,

pembangkit listrik, pertambangan dan fasilitas lainnya.Satu persatu fasilitas dibangun, sekolah

untuk anak-anak karyawan, fasilitas rumah sakit untuk kesehatan, pasar dan lain-lain.

Pada Tahun 1975 sekolah internasional yang awalnya berada di Malili dipindahkan ke

Sorowako yang sekarang menjadi gereja advent, kemudian direlokasikan lagi ke lokasi sekarang

yaitu Singkole School. Tahun 1977, Presiden Soeharto datang ke Sorowako dan meresmikan

fasilitas penambangan dan pengolahan nikel, hingga saat ini PT Inco terus melakukan

pembangunan untuk peningkatan produksi nikel.

Hingga sekarang dengan adanya perusahaan PT Indonesia Nickel Company / INCO yang

beroperasi di daerah ini, menjadikan Sorowako yang dulunya penduduknya sedikit, sekarang

sudah bertambah banyak karena sebahagian besar karyawan berdomisili di daerah ini. hampir

70% penduduk di Sorowako adalah pendatang yang berasal dari hampir semua propinsi di

Indonesia dan sebagian kecil berasal dari ekspatriat. Selain itu Sorowako juga mempunyai

penduduk asli yang bahasa aslinya adalah Padoe.

BAB III

PROSES PENGOLAHAN NIKEL

Di alam, proses penambangan nikel dimulai dengan mengupas tanah permukaan (10-

20meter) kemudian dibuang ke tempat tertentu atau digunakan untuk menutup lokasi purna

tambang. Lapisan tanah mengandung nikel berkAdar tinggi selanjutnya diambil dengan

menggunakan alat mekanis atau non mekanis dan diangkut untuk diolah di pabrik dan sebagaian

ditimbun di sekitar wilayah perairan pesisir untuk selanjutnya dalam bentuk mentah di ekspor

keluar negeri. Nikel terbentuk bersama dengan belerang dalam millerite (NiS), dengan

arsenikdalam galian nikolit (NiAs), dan dengan arsenik dan belerang dalam (nikel glance). Nikel

juga terbentuk bersama-sama dengan chrom dan platina dalam batuan ultra basa. Terdapat dua

jenis endapan nikel, yaitu sebagai hasil konsentrasi residu silika dan pada proses pelapukan

batuan beku ultrabasa serta sebagai endapan nikel-tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi

dengan pirit, pirotit, dan kalkopirit.

Di perairan nikel ditemukan dalam bentuk koloid. Garam-garam nikel misalnya nikel

amonium sulfat, nikel nitrat, dan nikel klorida bersifat larut dalam air. Pada kondisi aerob dan

pH< 9, nikel membentuk senyawa kompleks dengan hidroksida, karbonat, dan sulfat dan

selanjutnya mengalami presipitasi. Demikian juga pada kondisi anaerob, nikel bersifat tidak

larut(Moore, 1990 dalam Effendi, 2003). Di muara sungai, nikel menunjukan konsentrasi yang

semakin meningkat dengan peningkatan kekeruhan. Peningkatan konsentrasi nikel terlarut pada

tingkat kekeruhan yang tinggi terjadi karena proses desorpsi dari partikel-partikel yang ada

dimuara sungai dan proses resuspensi.

A.    Rotary Dryer

Proses yang terjadi di dryer merupakan proses pengeringan bijih nikel yang mengandung

moisture (air) +33% menjadi +20% , dimana air yang terdapat didalam bijih akan menguap.

Sumber panas di dryer berasal dari reaksi pembakaran gas/batu bara, dimana proses ini

berlangsung pada temperatur 400-450oC.

Gambar 01. Gambar Rotary Dryer

B.     Rotary Kiln

Gambar 02. Gambar proses Rotary Kiln

Gambar 03. Gambar pembakaran di Rotay Kiln

 Proses yang terjadi di dryer merupakan tahapan proses prereduksi, dimana mositure dan

air kristal yang terdapat didalam bijih setelah proses dryer (+20%) akan dihilangkan menjadi 0%.

Pada proses di dryer ini sudah ditambahkan batu bara sebagai sumber carbon yang digunakan

sebagai reduktor dan dicampur dengan batu kapur (CaCO3).

C.    Electric Furnace

Gambar 04. Gambar Electric Furnace

Proses yang terjadi di Electric Furnace merupakan reduksi sempurna dimana bijih logam

akan terpisah dari mineral pengotornya baik berupa silikon, magnesia dll. Sumber panas di

electric furnace berasal dari energi listrik. Didalam furnace logam nikel dan besi akan berada

dibagian bawah sedangkan dibagian atasnya merupakan senyawa-senyawa mineral pengotor atau

yang lebih dikenal dengan terak/slag. Selanjutnya logam cair akan ditapping (dipanen bahasa

anak metalurgi) kedalam suatu wadah yang biasai disebut ladle. Di PT INCO Tbk sulfur masih

ditambahkan untuk mengikat nikel menjadi nikel sulfida(nikel matte).

D.    Refining (Pemurnian)

        Pada proses pemurnian ini, unsur-unsur yang akan dihilangkan berupa karbon, silikon,

fosfor dan sulfur. Proses yang terjadi adalah proses oksidasi dengan menghembuskan oksigen

kepermukaan logam dan penambahan unsur –unsur additive pengikat unsur-unsur pengotor yang

terdapat didalam logam. Setelah melalui proses ini selanjutnya adalah proses pencetakan produk

dalam bentuk shot (butiran) atau ingot (batangan).

BAB IV

PENUTUP

Demikian yang dapat penulis paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan

dalam makalah ini, “tak ada gading yang tak retak” itulah pribahasa yang tepat untuk makalah ini

karena masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan

dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.