AMD (acid mine drainage/air asam tambang) dari tambang nikel bisa diturunkan hingga memenuhi Ni ≤0,5 mg/L pada pH 6–9 lewat netralisasi aktif multi‑tahap, kombinasi lime dan caustic soda, serta polishing akhir yang tepat.
AMD ber-pH rendah dengan besi/aluminium tinggi bukan sekadar isu kimia—ini soal izin buang. Satu studi skala pilot melaporkan AMD mentah pada pH≈2,5 mengandung Fe ≈46 mg/L, Al ≈86 mg/L, dan Ni ≈0,75 mg/L (onlinelibrary.wiley.com). Di Indonesia, nikel pada efluen tambang wajib di bawah 0,5 mg/L dengan pH 6–9 (nikel.co.id). Artinya, sistem aktif dan bertahap adalah jalur realistis untuk lolos uji baku mutu.
Nickel SX–EW: Cara Tekan O-in-A <0,5% dengan Settler & PDA
Profil AMD dan target operasional
AMD dari bijih sulfida lazimnya ber-pH rendah dengan dominasi Fe dan Al, plus jejak logam transisi. Pencapaian Ni ≤0,5 mg/L pada pH 6–9 menuntut kontrol pH berlapis, presipitasi selektif, dan langkah polishing yang konsisten (nikel.co.id). Rujukan perilaku presipitasi terhadap pH untuk Fe, Al, Ni, dsb., terdokumentasi dalam panduan desain U.S. EPA dan studi kasus AMD (onlinelibrary.wiley.com; researchgate.net).
Perbandingan reagen alkali untuk netralisasi
Lime—yakni quicklime (CaO) atau hydrated lime Ca(OH)₂—adalah kuda kerja AMD. Ca(OH)₂ slurry mudah ditangani, punya penyangga pH kuat, dan membentuk flok hidroksida berluas permukaan tinggi yang menyerap logam berat. Caustic soda (NaOH) bereaksi lebih cepat dan membentuk presipitat berluas permukaan serupa, namun 2–3× lebih mahal per unit alkalinitas (onemine.org). Limestone (CaCO₃) termurah, tetapi pelarutannya lambat dan kerap “mandek” oleh kejenuhan atau pelapisan oksida.
Data perbandingan menunjukkan netralisasi dengan NaOH atau Ca(OH)₂ menghasilkan flok dengan BET surface area ~170 m²/g, versus ~17 m²/g untuk CaCO₃; pada pH≈6,5, flok berluas tinggi ini efektif menyerap logam berat, sementara air yang diperlakukan dengan CaCO₃ nyaris tak menyerap Ni (onlinelibrary.wiley.com). Pada pH 6,5, Ni sisa ≈0,32 mg/L dengan NaOH dan ≈0,41 mg/L dengan Ca(OH)₂—sekitar 60% lebih rendah ketimbang limestone yang tak menghilangkan Ni (onlinelibrary.wiley.com).
Dalam praktik, Ca(OH)₂ sering lebih ekonomis untuk debit besar/keasaman tinggi dibanding NaOH (onemine.org). Untuk kebutuhan penyesuaian pH sangat cepat, NaOH bisa dipakai di tahap awal. Soda ash (Na₂CO₃) adalah opsi lain (basa kuat), sementara dolomit atau magnesia punya kegunaan khusus (mis. sistem EBOR). Quicklime (CaO) memerlukan unit slaking; asumsi desain di sini memakai hydrated lime. Dosis akurat di tiap tahap idealnya dikontrol dengan dosing pump berbasis pH online.
Desain presipitasi bertahap multi‑reaktor
Strateginya: naikkan pH langkah demi langkah agar tiap kelompok logam turun pada pH optimumnya. Tiga tahap berikut lazim dipakai pada AMD nikel.
Tahap 1 – Penghilangan Fe/Al pH ≈3–5
Mulai dari oksidasi Fe²⁺ → Fe³⁺ (aerasi atau oksidan kimia), lalu naikkan pH ke 3–4. Besi ferrik terhidrolisis dan efektif mengendap di pH ~3,3, biasanya tampak “zona buffer” pH 3–3,5 saat Fe(OH)₃ terbentuk; menaikkan pH AMD industri hingga ≈4 umumnya menghilangkan >99% Fe total dan menghasilkan flok Fe/Al hidroksida berlimpah (onlinelibrary.wiley.com). Al(OH)₃ amorf mulai mengendap di pH ~4–4,5; satu studi melihat hampir seluruh Al hilang pada pH sedikit di atas 4 (onlinelibrary.wiley.com).
Waktu tinggal reaksi dan pengendapan tipikal 20–30 menit. Lumpur hasil kaya oksida Fe/Al—sekitar ~30 wt% dalam AMD yang diolah Ca(OH)₂ (onlinelibrary.wiley.com)—dan menyediakan situs adsorpsi untuk logam lain. Catatan: presipitasi Fe/Al membebaskan proton sehingga konsumsi alkalinitas pada tahap ini signifikan. Untuk pemisahan padatan, penggunaan clarifier setelah reaktor tahap 1 memudahkan penurunan TSS sebelum ke tahap berikutnya.
Tahap 2 – Logam transisi pH ≈6–7
Supernatan dari tahap 1 (pH ~4–5) masih memuat logam terlarut. Naikkan pH ke netral; sisa Al terus turun di pH 5–6, sementara Cu, Zn, dan Ni mulai ikut terperangkap lewat kopresipitasi/adsorpsi pada flok Fe/Al. Uji bangku menunjukkan Zn dan Cu mulai kopresipitasi saat pH melewati ~6,0, dan Ni mulai terinkorporasi di pH≈6,5 (researchgate.net; onlinelibrary.wiley.com). Pada percobaan AMD “laterite” sintetis, Ni tetap larut hingga ~pH 5,5 dan baru mulai membentuk presipitat di atasnya (researchgate.net).
Menetralkan ke pH 6,5 dalam satu uji menurunkan Ni dari 0,75 mg/L menjadi 0,32–0,41 mg/L (penurunan 45–60%), sementara Zn sisa turun dari ~4,4 mg/L menjadi 0,3–1,0 mg/L (onlinelibrary.wiley.com). Pada akhir tahap 2 (pH ~6–7), efluen lazimnya berada di kisaran <0,5–1 mg/L Ni, bergantung beban awal dan dosis. Sistem biasanya berupa tangki netralisasi, pengadukan sedang, dan pengendap akhir; lumpur hidroksida logam campuran sering >2% padatan. Penguatan pengendapan dapat dibantu tube settler berkepadatan tinggi sebelum filtrasi.
Tahap 3 – Polish Ni pH ≈8–9+
Untuk menargetkan Ni sisa (dan potensi Mn), lakukan kenaikan pH lebih tinggi. Kelarutan Ni(OH)₂ minimum pada pH basa; secara kesetimbangan, Ni masih dominan ionik hingga ~pH 6–7, tetapi di atas ≈8–9 mulai cepat mengendap sebagai Ni(OH)₂ atau NiCO₃ jika ada karbonat (researchgate.net; onlinelibrary.wiley.com). Secara praktis, menaikkan pH gabungan ke ≈9–10 (quicklime atau NaOH) memaksa Ni sisa turun; simulasi geokimia menunjukkan onset presipitasi Ni di atas pH 8,2 (researchgate.net). Mn juga turun di pH ≈9–10, walau sering minor pada AMD nikel.
Tahap ini memakai pengadukan cepat lalu pengendapan menengah atau filtrasi. Lumpur cenderung Ni(OH)₂ kristalin (sering kopresipitasi dengan CaCO₃ jika ada alkali tanah) dan dapat didewatering. Setelahnya, air wajib di‑rekoreksi pH agar 6–9—misalnya injeksi CO₂ atau asam ringan—untuk memenuhi standar (nikel.co.id). Filtrat akhir bisa dipoles melalui media pasir seperti sand filter atau membran dengan pori <1 μm; di aplikasi ini, ultrafiltration (UF) relevan sebagai barrier koloid Ni(OH)₂.
HPAL Nikel: Sensor Real-Time Pangkas Asam & OPEX
Polishing akhir untuk nikel konsentrasi sangat rendah
Bahkan setelah tahap 3, langkah polishing sering ditambahkan untuk menjamin batas buang rendah (limit Ni 0,1–0,5 mg/L lazim). Dalam banyak kasus, presipitasi kimia di atas sudah mendekati standar—netralisasi tahap 2 saja meninggalkan ~0,3–0,4 mg/L Ni (onlinelibrary.wiley.com)—sudah di bawah batas Indonesia 0,5 mg/L (nikel.co.id). Namun variabilitas influen/target bisa menuntut pengencangan.
Opsi polishing meliputi: pengendapan lebih lama atau filtrasi media untuk menangkap koloid Ni(OH)₂ halus—misalnya memadukan tube settler dengan filtrasi pasir—atau pemakaian membran berpori <1 μm seperti UF. Untuk penyisiran ion terlarut, kolom resin khelat tipe iminodiasetat terbukti mampu menyapu Ni²⁺ ke level sub‑ppb pada efluen metal finishing (mdpi.com); implementasi dapat berupa unit ion exchange dengan media resin penukar ion terpilih. Alternatifnya, presipitasi sekunder di pH ~11 dengan tambahan NaOH atau soda ash dapat mendorong Ni(OH)₂ hampir komplet; air kemudian di‑rekoreksi pH.
Setiap polishing harus diakhiri cek pH agar efluen 6–9 sesuai Permen LH 09/2006 (nikel.co.id).
Contoh performa dan kebutuhan dosis
Ambil AMD 1000 m³/hari pada pH 3, keasaman ~1 g/L ekuivalen CaCO₃, Fe 50 mg/L, Al 80 mg/L, Ni 1 mg/L (skenario worst‑case). Tahap 1 (Ca(OH)₂) mungkin mengonsumsi ~1000 kg/hari lime untuk pH ~4; efluen jernih pH ~4,5–5 dengan Fe/Al ~0,5 mg/L. Tahap 2 (~500 kg/hari lime) membawa pH ~6,5: Fe/Al turun <0,1 mg/L, Ni turun ~80% ke ~0,2 mg/L. Tahap 3 (~200 kg/hari) menaikkan pH 9: Ni <0,05 mg/L. Setelah re‑asidifikasi CO₂, efluen pH=7 dan Ni bahkan <0,1 mg/L.
Perhitungan kasar ini selaras data laboratorium: Park dkk. (2013) menunjukkan peningkatan pH 6,5 dengan Ca(OH)₂ menghilangkan 99% Fe/Al dan menyisakan Ni ≈0,32 mg/L (onlinelibrary.wiley.com; onlinelibrary.wiley.com). Mendorong pH hingga 9 akan menghasilkan Ni sisa yang lebih rendah lagi.
Catatan desain reaktor, lumpur, dan kontrol
Volume tiap reaktor ditakar untuk waktu reaksi/pengendapan orde 10–30 menit; penambahan kimia dikendalikan pH dan neraca massa (atau substitusi uji jar). Lumpur umumnya dialirkan ke thickener dan didewatering (pembuangan lumpur lime). Di titik‑titik kunci—netralisasi awal, setelan pH presipitasi Ni, hingga re‑asidifikasi—stabilitas proses terbantu oleh pompa dosing yang akurat dan unit pengendapan seperti clarifier yang dirancang untuk beban flok hidroksida.
pH Control & Multi-Stage SX: >98% Ni/Co Recovery
Kesimpulan dan rujukanRingkasnya, desain AMD aktif dengan kenaikan pH bertahap—pertama <4 untuk Fe/Al, lalu netral untuk sebagian besar logam, dan akhirnya ~9 untuk Ni—bisa memenuhi kriteria pembuangan di Indonesia. Pemilihan reagen krusial: hydrated lime ekonomis untuk bulk neutralization, sementara caustic soda berguna untuk fine control saat diperlukan (onlinelibrary.wiley.com; onemine.org). Presipitasi multi‑tahap ini sering sudah membawa Ni ≈0,3 mg/L (onlinelibrary.wiley.com), dan sub‑sistem polishing (pengendapan/filtrasi + opsi ion exchange) memberi margin andal agar tetap jauh di bawah batas 0,5 mg/L (nikel.co.id) di kondisi lapangan yang berubah‑ubah.
Sumber: panduan desain U.S. EPA dan studi kasus AMD untuk perilaku presipitasi terhadap pH (onlinelibrary.wiley.com; researchgate.net); Park dkk. (2013) memetakan penurunan Ni vs pH dengan NaOH/Ca(OH)₂ (onlinelibrary.wiley.com; onlinelibrary.wiley.com); standar Indonesia (Permen LH 09/2006) menetapkan Ni ≤0,5 mg/L (nikel.co.id).
