PENGOLAHAN NIKEL

LAPORAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah

Pengantar Rekayasa dan Desain

oleh

SOBIT APRILIANA (16413164)

FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMIYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013

PENGOLAHAN BIJIH NIKEL

I. PREPARASIPreparasi merupakan proses awal dalam pengolahan bahan galian yang

meliputi :1.1 Sampling

Sampling merupakan pengidentifikasian bahan galian baik sifat fisik, kimia, kemagnetan, serta kelistrikan dari mineral yang terkandung dalam bahan galian diantaranya macam dan komposisi mineral dalam bahan galian, Kadar masing-masing mineral dalam bahan galian, besar ukuran dan distribusi ukuran, distribusi mineral-mineralnya, macam dan tipe ikatan mineral-mineralnya, derajat liberasi mineral-mineralnya, sifat-sifat fisik mineralnya seperti berat jenis, kemagnetan, konduktivitas listrik, sifat-sfat permukaan mineralnya dan sebagainya.

1.2 KominusiKominusi adalah suatu proses untuk mengubah ukuran suatu bahan galian

menjadi lebih kecil, hal ini bertujuan untuk memisahkan atau melepaskan bahan galian tersebut dari mineral pengotor yang melekat bersamanya. Kominusi bahan galian meliputi kegiatan berikut :

a. Crusher Crusher yaitu suatu proses yang bertujuan untuk meliberalisasi mineral

yang diinginkan agar terpisah dengan mineral pengotor yang lain. Dimana proses ini bertujuan juga untuk reduksi ukuran dari bahan galian / bijih yang langsung dari tambang (ROM = run of mine) dan berukuran besar-besar (diameter sekitar 100 cm) menjadi ukuran 20-25 cm bahkan bisa sampai ukuran 2,5 cm. Alat yang digunakan pada Primary Crusher dan Secondery Crusher yaitu antara lain: Jaw crusher, Gyratory crusher, Cone crusher, Roll crusher, Impact crusher, Rotary breaker, dan Hammer mill.

b. Grinding Grinding merupakan tahap pengurangan ukuran dalam batas ukuran halus

yang diinginkan. Tujuan grinding yaitu mengadakan liberalisasi mineral berharga, mendapatkan ukuran yang memenuhi persyaratan industri, mendapatkan ukuran yang memenuhi persyaratan proses. Alat yang digunakan meliputi ball mill, hammer mill, impactor.

1.3 SizingSizing merupakan proses pemilahan bijih yang telah melalui proses kominusi

sesuai ukuran yang dibutuhkan. Kegiatan sizing meliputi screening yaitu salah satu pemisahan berdasarkan ukuran adalah proses pengayakan (screening). Sizing dibagi menjadi dua antara lain :

a. Pengayakan / Penyaringan (Screening / Sieving)Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik

berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium.

Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu:

a.1 Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).a.2 Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan

(undersize).b. Klasifikasi (Classification)

Klasifikasi adalah proses pemisahan partikel berdasarkan kecepatan pengendapannya dalam suatu media (udara atau air). Klasifikasi dilakukan dalam suatu alat yang disebut classifier.

Produk dari proses klasifikasi ada 2 (dua), yaitu antara lain:b.1 Produk yang berukuran kecil/halus (slimes) mengalir di bagian atas

disebut overflow.b.2 Produk yang berukuran lebih besar/kasar (sand) mengendap di bagian

bawah (dasar) disebut underflow.Proses pemisahan dalam classifier dapat terjadi dalam tiga cara (concept)

yaitu : Partition concept, Tapping concept, dan Rein concept.

II. PROSES EKSTRAKSI NIKELProses metalurgi untuk mengolah nikel ada dua jalur; pirometalurgi dan

hidrometalurgi. Pirometalurgi merupakan proses peleburan nikel yang dilakukan pada suhu relative tinggi, sedangkan hidrometalurgi adalah proses ekstraksi, pemurnian dan daur ulang (recycling) logam dengan menggunakan larutan aqueous. Beberapa jalur pemurnian dilakukan baik dari jalur pirometalurgi kembali atau melalui proses elektrometalurgi (melalui proses elektrolisis dengan memanfaatkan energy listrik). Pemilihan proses pengolahan nikel ini tergantung dari beberapa aspek, seperti kadar nikel dalam bijih dan kondisi mineral (yaitu kandungan pengotor). 2.1 Peleburan

Proses pirometalurgi nikel laterit dilakukan dengan melebur bijih nikel yang bertujuan memisahkan nikel dari pengotornya. Tahap awal yang dilakukan adalah kalsinasi dan reduksi konsentrat. Kalsinasi bertujuan untuk mengubah senyawa nikel oksida menjadi logam. Proses peleburan lanjutan dilakukan di tanur. Proses ini secara umum merupakan proses ekstraksi logam dengan produksi paling banyak, namun, menghabiskan banyak energy dan menghasilkan gas polusi yang berlimpah.

Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu :a. Drying (Pengeringan)

Drying adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material. Pengeringan biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembap dengan pembakaran gas yang panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Pada beberapa kasus, panas pada pengeringan bisa disediakan oleh udara panas gas yang secara tidak langsung memanaskan. Biasanya suhu pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar 120ºC. Pada kasus tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.

b. Calcining (Kalsinasi)Kalsinasi adalah dekomposisi panas material, contohnya dekomposisi

hydrate seperti ferric hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida. Proses kalsinasi membawa dalam variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized bed reactor.

c. Roasting (Pemanggangan)Adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan

pada bijih yang dipanaskan disertai penambahan regen kimia dan pemanasan ini tidak mencapai titik leleh (didih).

d. SmeltingSmelting adalah proses peleburan logam pada temperature tinggi sehingga

logam leleh dan mencair setelah mencapai titik didihnyae. Refining (Pemurnian)

Permunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas.

2.2 HidrometalurgiPada umumnya, proses hidrometalurgi meliputi dua tahap, yaitu pelindian

dan pemerolehan kembali logam dari larutan hasil pelindian. Pelindian merupakan proses pelarutan selektif dengan hanya melarutkan logam berharga tertentu saja dalam konsentrat tanpa melarutkan pengotornya, mineral pengotor ini tetap berbentuk solid. Untuk mengendapkan logam tertentu dari hasil pelindian kemudian dilakukanlah perolehan. Diharapkan agar konsentrasi logam tertentu dapat ditingkatkan hingga level tertentu dan konsentrasi pengotornya dapat diminimalkan sehingga proses pada tahap selanjutnya dapat berlangsung dengan efisien.

Secara garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu:a. Leaching atau ‘pengikisan’ logam dari batuan dengan bantuan reduktan

organik.b. Pemekatan larutan hasil leaching dan permurniannya.c. Recovery yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.

III. PEMADUAN DAN PEMBENTUKAN NIKELNikel (Ni) adalah logam perak-putih yang ditemukan pada tahun 1751 dan

unsur paduan utama yang memberikan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan korosi, 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. Karena nikel mempunyai sifat magnetik, paduan nikel juga digunakan dalam aplikasi elektromagnetik, seperti solenoida. 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.

Superalloy sangat penting untuk aplikasi temperatur tinggi, oleh karena itu, disebut 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 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:1. Superalloy berbasis Besi

Pada umumnya superalloy berbasis besi mengandung 32-67% Fe, dari 15 sampai dengan 22% Cr, dan 9-38% Ni. Paduan umum dalam kelompok ini adalah seri incoloy.

2. Superalloy berbasis Cobalt Pada umumnya superalloy berbasis cobalt 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.

3. Superalloy berbasis Nikel 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.

a. Stainless Steel (SS) 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.

(gambar 6.9)

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.

b.  Copper-Nikel-Silikon Alloys   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.

c. Nikel – SilverNikel – 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 tipe EPNS sebagai derajat kesatu dengan kadar nikel 18 % digunakan sebagai bahan pegas pada kontaktor peralatan listrik.

IV. APLIKASI 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 (Gerberding J.L., 2005)