BOOM NIKEL & ASAM: Cara Tekan Konsumsi H₂SO₄ di Leaching Laterit

Kebutuhan nikel untuk EV (electric vehicle/kendaraan listrik) membuat dunia memproses laterit lebih agresif. Produksi nikel global tumbuh >8%/tahun hingga ~3,4 Mt pada 2023 menurut BCI/CRU. Indonesia kini memasok ~60% nikel dunia, hampir seluruhnya melalui proses sulfida atau HPAL (High Pressure Acid Leach/leaching bertekanan tinggi dengan asam) (tautan).

Dampaknya pada asam sulfat brutal: kebutuhan melonjak dari ~5 juta ton/tahun (2022) ke proyeksi ~17 juta t/tahun pada 2027 (BCI/CRU). Dengan biaya satuan tipikal (~USD 100–150/ton), asam menjadi beban OPEX besar; penghematan 10–20% saja setara pengurangan jutaan ton asam dan puluhan juta dolar.

Di HPAL, kelebihan asam akhirnya dinetralkan (mis. dengan batu kapur/limestone) dan dibuang sebagai gipsum. Jadi menekan ekses asam sekaligus menurunkan biaya netralisasi dan limbah. Praktiknya, konsumsi asam HPAL umumnya 0,2–1 ton H₂SO₄ per ton bijih, bergantung tipe bijih, dibanding ~0,6–0,8 t/t pada proses atmospheric leach (sebagaimana diilustrasikan pada studi di bawah) (MDPI).

Baca juga:

Elektrolit Nikel Super Bersih: SX Menahan Kotoran, Bleed Menjaga Sel EW Tetap Tajam

Laterit sangat bervariasi dalam “gangue” (mineral pengikut) pengonsumsi asam. Limonit (Fe tinggi, goethite/hematite) mengikat Ni dalam oksida besi; saprolit/serpentin (Mg tinggi, silikat) mengikat Ni dalam silikat. Saat diasamkan, mineral inang ikut larut, sehingga kimia gangue mendominasi konsumsi asam.

Studi laterit Yunani menunjukkan: sampel limonit LAI menghabiskan proton terutama pada Fe dan Al, LEV terutama Fe, sedangkan LK (saprolit kaya Mg) terutama Mg (MDPI). Secara stoikiometri, menetralkan satu mol serpentin (Mg₃Si₂O₅(OH)₄) mengonsumsi ~6 mol H⁺, vs ~3 H⁺ per mol Fe₂O₃ (goethite), sehingga bijih kaya Mg bisa hampir menggandakan kebutuhan asam dibanding bijih kaya Fe.

Al tinggi (lempung, gibsit) dan karbonat (jarang di laterit) juga mem-buffer asam. Pengalaman industri menegaskan: bijih dengan **MgO tinggi** atau kandungan serpentin “are unsuitable due to the high sulfuric acid consumption” (MDPI), sedangkan bijih kaya besi/hematit bisa dileach pada kondisi lebih ringan untuk menghemat asam.

Di uji bangku, ekstraksi Ni dari laterit campuran butuh ~600–800 kg asam per ton bijih pada pH ~0,5, sedangkan uji sebanding pada saprolit kaya Mg mengonsumsi asam jauh lebih besar untuk pemulihan Ni yang sama (MDPI; MDPI).

Pra-perlakuan pengurangan gangue pengonsumsi asam

Pra-perlakuan yang menarget gangue bisa memangkas kebutuhan asam secara signifikan. Metode yang terbukti adalah presipitasi jarosit atau netralisasi selektif besi. Miettinen dkk. mendemonstrasikan proses dua-tahap: leach limonit kaya Fe pada pH rendah, lalu presipitasi Fe sebagai jarosit (NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆) dengan menambah bijih silikat. Reaksi jarosit menghasilkan asam (Fe³⁺ + SO₄²⁻ + OH⁻ → jarosite + H⁺) yang kemudian dipakai untuk melarutkan Ni dari fraksi silikat. Asam bersih berkurang karena “diregenerasi” (MDPI).

Hasilnya tajam: konsumsi asam turun dari ~“0,6–0,8 kg asam/kg bijih” pada direct leach menjadi ~0,4 kg/kg dengan rute besi‑jarosit—pemangkasan 30–50% (MDPI). Selain itu, pelarutan Fe tinggal ~1,5–3% (vs 15–80% sebelumnya) (MDPI).

Pendekatan lain: dry roasting/kalsinasi serpentin untuk membuang air struktural dan membentuk MgO (dapat dileach terpisah), serta liming pada bijih Mg tinggi (mengendapkan Mg²⁺ sebelum leach utama). Di Tiongkok, “hydrate-cleaning” dengan NaOH diteliti untuk mengeliminasi Mg/Ca sebelum leach asam. Pra-perlakuan oksidatif atau reduktif (mis. penambahan ferrous sulfate, hydrogen peroxide) juga bisa mengonversi goethite menjadi magnetit atau hematit sehingga permintaan asam berkurang. Langkah‑langkah ini menambah biaya/CAPEX, namun pada bijih sangat kaya Mg/Fe atau kadar rendah, efisiensi asam total bisa naik (MDPI).

Penggunaan bahan kimia proses—seperti ferrous sulfate atau hydrogen peroxide yang disebut di atas—umumnya masuk dalam payung pasokan chemicals untuk pertambangan tanpa mengubah fakta proses yang dilaporkan.

Baca juga:

Rencana QC SX‑EW Nikel: Jalur Kendali dari PLS hingga Katoda ≥99,80%

Plant modern mengandalkan sensor kontinu dan loop kontrol untuk meminimalkan kelebihan asam. On‑line pH meter (elektroda/transduser pH industri dengan sistem referensi yang tangguh) memberi pembacaan real time. Praktiknya, probe pH—baik elektroda kaca maupun sensor ISFET (Ion‑Sensitive Field‑Effect Transistor)—dipasang di tangki agitasi/penyangga dan dihubungkan ke transmitter digital/PLC (Programmable Logic Controller/kendali logika terprogram). Sinyal ini memasok pengendali PID (Proportional‑Integral‑Derivative/kontrol umpan balik) yang memodulasi laju asam ke pompa dosing untuk penambahan asam yang presisi.

Contoh di lab leaching laterit: Mettler–Toledo T70 automatic titrator dipakai sebagai sistem dosing, dengan elektroda pH Van London Phoenix dan analyzer Consort C3040 memonitor pH/ORP (Oxidation‑Reduction Potential/potensial redoks) secara online (MDPI). Setpoint dipegang ketat (mis. ±0,05 unit pH) lewat penyesuaian aliran asam. Industri menerapkan pH transmitter (Endress+Hauser, ABB, Yokogawa, dll.) ke PLC atau DCS; kontrol kontinu menghindari ayunan pH besar: operator menjaga pH leach di zona optimal (umumnya pH 0,5–2 untuk sulfat) agar asam dikonsumsi hanya sesuai kebutuhan.

Analyzer tambahan membantu: probe ORP daring memberi indikasi keseimbangan Fe²⁺/Fe³⁺ untuk mengarahkan penambahan reduktan; meter konduktivitas melacak total garam terlarut (berkaitan dengan konsentrasi asam); dan pengujian berkala ICP (Inductively Coupled Plasma/spektrometri plasma) atau ion chromatography memverifikasi akumulasi sulfat. Menurut vendor instrumentasi, “control of pH is essential for optimizing the efficiency of leaching processes” (GAO Tek).

Leach yang dikendalikan ketat biasanya menggabungkan feedforward (dosis asam proporsional dengan laju umpan bijih) dan feedback: jika pH merangkak naik dari setpoint itu sinyal kekurangan asam; jika turun mendadak ada lonjakan asam. Plant maju dapat menerapkan kontrol kaskade/prediktif atau soft sensors, namun on/off dua titik yang sederhana pun sering memberi peningkatan besar. Kalibrasi dan perawatan probe untuk mencegah drift merupakan persyaratan standar.

Hasil dan metrik optimasi

Dampak nyata dari kontrol pH dan pra-perlakuan: hemat asam, turunkan biaya, dan hasil lebih tinggi. Skema jarosit tadi memangkas pemakaian asam kira‑kira separuh (MDPI). Pada heap atau tank leaching, pH loop ketat dapat menurunkan konsumsi asam 10–40% (tergantung proyek).

Contoh aritmetika: penghematan 30% di plant 100.000 tpa setara ~9.000 tpa H₂SO₄—sekitar US$1 juta/tahun pada $110/ton—hanya dari reagen. Secara global, dengan kebutuhan asam sulfat Indonesia diproyeksikan 17 Mt/tahun (BCI/CRU), pengurangan 5–10% (≈0,8–1,7 Mt) berarti ratusan juta dolar biaya yang dihindari plus penurunan pembuangan lingkungan.

Data nyata mendukung: direct acid leaching laterit mengonsumsi 0,6–0,8 kg asam/kg bijih, sedangkan proses dengan bantuan jarosit hanya ~0,4 kg/kg (MDPI). Uji lain menunjukkan pergeseran pH leach dari ~0,3 ke ~1,5 (lebih “jinak”) memangkas pemakaian asam >50% untuk sebagian bijih, dengan konsekuensi kinetika Ni agak lebih lambat. Operasi menyeimbangkan trade‑off ini dengan mengendalikan temperatur, ukuran partikel, dan penambahan Fe(II) untuk mempercepat leach pada pH lebih tinggi sambil menjaga input asam.

Baca juga:

Grinding Aids Nikel: Hemat Energi Besar dari Kimia Dosis Kecil

Intinya, optimasi konsumsi asam di leaching nikel bertumpu pada: (a) memahami mineralogi bijih (mengkuantifikasi Fe, Mg, dll. yang akan menetralkan asam), (b) menerapkan pra‑perlakuan atau leach/ presipitasi bertahap untuk menghapus beban penguras asam (sebagaimana ditunjukkan Miettinen dkk., MDPI), dan (c) memakai pemantauan pH kontinu dengan kontrol otomatis agar menambahkan asam hanya sesuai kebutuhan. Langkah‑langkah ini—didukung uji metalurgi dan data plant—biasanya memangkas pemakaian asam puluhan persen, langsung menurunkan biaya operasi dan kebutuhan netralisasi/limbah (BCI/CRU; MDPI).