HPAL memaksa material bekerja di neraka asam: H2SO4 panas, tekanan tinggi, dan slurry abrasif. Kunci bertahan hidupnya adalah seleksi material yang tepat—stainless khusus, aloi Ni, titanium-clad—ditambah program inspeksi ketat.
Nikel laterit yang dikejar industri baterai diekstraksi lewat HPAL (High‑Pressure Acid Leach, pelindian asam bertekanan tinggi) yang menyuntikkan asam sulfat pekat pada ~250 °C di bawah tekanan multi‑MPa—lingkungan korosif ekstrem yang tak kenal ampun terhadap peralatan nickelinstitute.org www.researchgate.net. Slurry membawa partikel abrasif dan ion pengoksidasi (Fe³⁺, Cu²⁺, Cr³⁺) yang mempercepat korosi pada banyak paduan www.researchgate.net www.spglobal.com.
Para analis industri menyebut HPAL “menangani slurry panas korosif”—butuh material eksotik (titanium, tantalum, ceramic linings, rubber linings, dll.) dan fasilitas raksasa untuk mengeksekusinya www.spglobal.com nickelinstitute.org. Dorongan EV membuat penggunaan Ni di baterai diprediksi naik dari 6% (2020) menjadi ~35% dari permintaan global pada 2030 www.spglobal.com—mendorong gelombang pabrik leaching laterit baru di Indonesia yang kini mengaplikasikan pelajaran lama (mis. material berlapis) agar “bekerja baik sejak hari pertama” nickelinstitute.org.
Dewatering Nikel Musim Hujan: Submersible vs Turbine vs Ponton
Profil lingkungan korosif HPAL
Peralatan terpapar H₂SO₄ (sering 20–50% atau lebih), uap/embun asam, ion pengoksidasi, dan padatan. Contoh: autoclave Ti‑clad menghadapi asam 96–99% pada 250 °C, sementara tangki hilir menangani ~10–30% asam pada suhu ruang atau menengah. Kondisi ini menuntut material konstruksi yang menahan korosi umum dan lokal plus erosi. Isu klorida (dari garam meja) lebih rendah di HPAL (karena HCl tidak dipakai), namun besi/oksigen dari bijih dapat menyerang aloi nikel, dan tegangan kecepatan aliran bisa mematahkan film pasif.
Batasan stainless steel austenitik
Stainless austenitik dipakai di sirkuit leach yang lebih ringan, tetapi dengan batas ketat. Seri 300 umum (304, 316, 317) punya allowance korosi moderat dan kadar Mo/Cu rendah; praktisnya hanya bertahan di asam encer bersuhu rendah. 316L berkinerja buruk di H₂SO₄ pekat: uji menunjukkan kupon 316L dalam 30% H₂SO₄ (suhu ruang) membentuk oksida Cr hitam dan “tidak direkomendasikan” untuk pemakaian jangka panjang, terlebih pada aliran hghouston.com. Data baja menunjukkan 316L dalam <85% H₂SO₄ (suhu ruang) korosinya >5 mpy (>0,13 mm/tahun; mpy = mils per year, laju korosi) www.rolledalloys.com. Secara singkat, SS standar hanya cocok pada keasaman rendah atau dengan film protektif (mis. penyimpanan asam curah di atas ~85% asam) www.rolledalloys.com.
Untuk H₂SO₄ yang lebih berat, dipilih grade khusus: 904L (UNS N08904; Ni tinggi ~25%, 4% Mo, 1–2% Cu) baik hingga ~70% pada suhu moderat www.rolledalloys.com. Rolled Alloys mencatat 904L dan sejenis (AL‑6XN, Alloy 20W) memberi “ketahanan baik terhadap H₂SO₄ hingga sekitar 70%,” terutama di bawah ~60 °C www.rolledalloys.com. Alloy 20/31 (UNS N08020/N08031)—Alloy 20 dengan ~32% Ni, 20% Cr, 3% Mo, 3% Cu—terkenal untuk layanan H₂SO₄: laju korosinya tetap <5 mpy di 0–70% H₂SO₄ hingga ~57 °C, “menawarkan laju korosi kurang dari 5 mpy di seluruh rentang [H₂SO₄] hingga sekitar 135 °F (57 °C)” www.rolledalloys.com. Duplex (2205, 2507, Zeron100) memberi resistansi lebih baik daripada 316L di asam lemah, namun sensitif: “kenaikan kecil suhu atau konsentrasi asam” memicu lonjakan korosi cepat; lean duplex tidak dipakai di atas jejak asam; superduplex (mis. Zeron100 ~35Ni‑25Cr‑4Mo) dapat memperluas penggunaan ke ~70% asam pada 60 °C dan >90% pada suhu lebih rendah www.rolledalloys.com www.rolledalloys.com.
Poin kunci: bahkan SS grade tinggi bisa diserang jika kondisi memburuk. Untuk layanan berat, insinyur beralih ke aloi berbasis nikel.
Aloi berbasis nikel dan titanium
Aloi kaya nikel (Ni‑Cr‑Mo) tahan terhadap asam kuat. Pilihan umum mencakup: Hastelloy C‑276 (UNS N10276; Ni‑57, Cr‑16, Mo‑16 plus W) dengan data korosi sangat rendah di H₂SO₄—sekitar ~0,03 mm/tahun di 10% H₂SO₄ pada ~66 °C, dan hanya 0,05 mm/tahun di 90% H₂SO₄ pada 150 °F (≈66 °C) www.hayneswireco.com (sebaliknya, 316L akan tidak dapat dipakai). Catatan: data lab ini memakai reagen asam; sirkuit HPAL nyata biasanya mengandung oksidan dari bijih yang kerap menstabilkan banyak aloi.
Inconel 625 (UNS N06625; Ni‑58, Cr‑21, Mo‑9, Nb‑3) sangat tahan korosi sekaligus kuat—sering dipilih saat serangan asam dan beban mekanik sama‑sama berat. Incoloy 825 (UNS N08825; Ni‑41, Fe‑33, Cr‑21 plus Mo, Ti, Cu) juga dikutip untuk H₂SO₄: “lebih baik daripada Alloy 20 di 70% asam pada suhu tinggi,” tetapi “jauh lebih cepat diserang pada 80–95% asam” www.rolledalloys.com, sehingga kerap dipakai di ~20–50% H₂SO₄. Monel (400/500; Ni‑Cu ~67/30% untuk Monel 400) sangat baik pada asam yang reduktif (de‑oksigenasi), namun dalam H₂SO₄ mengoksidasi (di atas ~70% atau ter‑aerasi) cepat terkorosi; umumnya dibatasi pada <50% H₂SO₄ atau penggunaan jangka pendek www.rolledalloys.com.
Titanium—unalloyed atau grade 1/2/7—adalah workhorse untuk autoclave dan perpipaan HPAL. Meski Ti murni tidak larut di H₂SO₄ pekat dalam kondisi mengoksidasi, pada suhu HPAL Ti tetap bisa terkorosi. Solusinya: baja karbon berdinding tebal dengan cladding titanium via explosion‑bond (lapisan dalam Ti grade 1/11/17) www.researchgate.net. Uji bangku menunjukkan Ti cepat korosi di H₂SO₄ panas murni, tetapi di HPAL nyata ion ferric/cupric dari bijih “mem‑passivate” Ti www.researchgate.net www.researchgate.net. Karena itulah autoclave HPAL (diameter 4–6 m) lazim dibuat clad, bukan Ti solid. Titanium atau tantalum juga melapisi penukar panas, header asam, atau vent header untuk menahan H₂SO₄.
Ringkasnya, pemilihan CRA (corrosion‑resistant alloys) tergantung konsentrasi asam, suhu, dan kebutuhan mekanik. Untuk <30% asam atau suhu ruang, 2205 SS atau Alloy 20 kerap memadai. Untuk asam lebih panas/pekat, aloi Ni/Cr/Mo lebih tinggi atau Ti‑clad dipilih. Pada kondisi ekstrem (>150 °C atau asam penuh), bejana Ti‑clad dan pipa Hastelloy/C‑276 lazim; insinyur sering mengombinasikan material—mis. Inconel/Hastelloy untuk penukar panas, Ti‑clad untuk autoclave, dan stainless ekonomis atau baja berlining karet untuk tangki bersuhu rendah.
Lining karet dan bata asam
Dalam banyak pabrik asam, bejana baja lunak dilapisi karet (neoprene, butyl, Ebonol C, dll.) atau bata tahan asam. Karet memberi barier mulus nan lentur; “rubber‑lining digunakan luas setelah seksi suhu tinggi” di HPAL www.spglobal.com. Nickel Institute mencatat fasilitas modern memakai “autoclave ber‑lining titanium dan bejana lain ber‑lining karet atau bata” di lanskap korosi berat nickelinstitute.org. Lining tebal memungkinkan cangkang baja karbon yang lebih murah. Batasannya: karet umumnya <~80 °C dan dapat rusak bila tergores atau terinfiltrasi asam.
FRP dan plastik rekayasa
FRP (fiberglass‑reinforced plastic; resin vinyl ester atau novolac) kini umum di asam ambient atau hangat. Sebuah pabrik asam di Afrika Selatan mengganti baja/bata dengan FRP pada seksi asam rendah dan menemukan FRP memberi “toleransi lebih lebar terhadap deviasi proses, perbaikan lebih mudah, [dan] ketersediaan lebih baik” ketimbang aloi eksotik www.scielo.org.za. Tangki FRP vinyl‑ester menangani 0–50% H₂SO₄ pada ≤60 °C dan kerap mengungguli baja berlapis untuk asam encer. Desain harus mengikuti kode (mis. ASME RTP‑1) dan diperiksa degradasi resin.
Plastik (HDPE, PP, dll.): di Indonesia dan tempat lain, tangki HDPE banyak dipakai untuk penyimpanan H₂SO₄ curah—stabil hingga ~50–60% pada suhu ruang, murah, dan mudah dibuat www.flootank.com. Beberapa fasilitas memakai polypropylene atau baja ber‑PVC lining untuk aliran asam bersuhu lebih rendah. Namun plastik tak sanggup menghadapi panas tinggi atau oleum pekat, sehingga dipakai di skenario encer/ambient.
Kaca, serat, dan keramik: pada perangkat kecil/kasus khusus, lining kaca atau keramik dipakai; sebagian lab menggunakan bejana ber‑PTFE lining. Pada peralatan yang menangani >70% H₂SO₄ di ~100 °C, heat exchanger ber‑tantalum atau lining keramik (alumina) dapat dipilih—sangat mahal dan hanya saat perlu (mis. vent gas coolers, pemulihan panas).
Kontrol Air Tanah di Tambang Nikel: FS Naik, Lereng Lebih Aman
Allowance, pengelasan, dan komponen
Apapun materialnya, insinyur biasanya menambah corrosion allowance (ketebalan ekstra) atau liner sacrificial. Untuk tangki baja karbon (acuan praktik API‑650), allowance ~2–5 mm lazim ditambahkan. Bejana aloi tinggi sering tanpa allowance tetapi dengan frekuensi inspeksi lebih rapat. Semua pengelasan (kecuali explosion‑bonding) harus memakai filler kompatibel (mis. las Inconel pada Hastelloy). Flensa, valve, dan fastener menambah risiko; baut aloi Ni atau coating khusus sering dipakai.
Program inspeksi dan perawatan
Inspeksi dan perawatan ketat adalah kunci. Korosi berlangsung terus‑menerus; umur peralatan bergantung pada pemantauan dan intervensi. Dokumentasi sejak awal wajib: spesifikasi material, ketebalan awal, corrosion allowance, komposisi/suhu asam yang ditangani, seluruh perbaikan/insiden www.sulphuric-acid.com.
Inspeksi visual rutin: tangki dan pipa asam idealnya diperiksa harian (jika mungkin) atau mingguan www.sulphuric-acid.com. Cek kebocoran, korosi sembur, pembengkakan, tumpuan, noda karat, atau garam kristal. Panduan DKL Engineering untuk tangki H₂SO₄ secara spesifik menyarankan “sekali sehari jika mungkin, minimal seminggu sekali,” mencari tumpahan asam, kerusakan shell/roof, kebocoran sambungan, atau endapan sulfat putih di dasar tangki www.sulphuric-acid.com.
Uji ketebalan in‑service: berkala (mis. tahunan/tiap shutdown), lakukan UT (ultrasonic thickness) pada area kritis—idealnya saat peralatan tetap beroperasi (dengan asam di dalam jika memungkinkan) www.sulphuric-acid.com. Minimal, UT dilakukan di sepanjang seam vertikal, di bawah nozel (±300 mm), di sekitar las atau stiffener www.sulphuric-acid.com. Program yang direkomendasikan memindai dinding tiap ~300 mm dekat nozel atas/bawah, tiap 90° di sekeliling shell, dan melintasi las horizontal/vertikal www.sulphuric-acid.com. Data diteruskan ke insinyur korosi untuk menghitung remaining corrosion allowance dan memperkirakan umur tangki; retak/pitting diperiksa dengan dye‑penetrant atau eddy‑current jika perlu.
Perawatan rutin: dari temuan inspeksi, rencanakan perbaikan sebelum gagal. Area menipis pada bejana baja bisa diperkuat lokal atau layanan dialihkan. Lining karet/FRP diperiksa (visual, spark‑test, atau ultrasonik) dan diganti sesuai jadwal. Perangkat relief, pompa, dan mixer layanan asam juga perlu perawatan berkala: seal diganti saat awal rembes, pelumas kompatibel asam (atau disegel boot covers), dan lain‑lain.
Program terstruktur: banyak operator menerapkan integrity management formal. Studi kasus pabrik H₂SO₄ menggambarkan program condition‑monitoring untuk peralatan FRP yang memungkinkan “periode operasi lebih panjang di antara shutdown” www.scielo.org.za. Data inspeksi dipakai untuk memutakhirkan laju korosi dan frekuensi inspeksi. Ikuti panduan industri (mis. NACE RP‑0391, API 653 untuk tangki) untuk pencatatan dan interval.
Dampak: tanpa kewaspadaan, material eksotik pun bisa gagal. Bocoran asam menghentikan produksi dan membahayakan keselamatan. Pada proyek nikel berkualitas baterai, keterlambatan bernilai jutaan—ekspansi HPAL Goro milik Vale membengkak biaya 3× sebagian karena kesulitan teknis www.spglobal.com. Sebaliknya, pemilihan CRA tepat plus perawatan disiplin mencegah downtime. Nickel Institute menekankan pabrik HPAL baru di Indonesia “menggunakan pengalaman yang didapat” agar mulus sejak hari pertama nickelinstitute.org.
Nitrat Air Tambang Nikel: Cara Menurunkan Beban dari Peledakan
Implikasi biaya dan keandalanDi pabrik leach nikel, seleksi material dan perawatan berjalan beriringan. Strategi berlapis—logam aloi tinggi atau Ti‑clad di area paling panas/pekat, dan baja ber‑lining di tempat lain—adalah praktik umum. Contoh: autoclave Ti‑clad, heat exchanger Hastelloy C‑276, pipa 316L/904L di asam hangat, tangki mixing ber‑lining karet, dan FRP di seksi encer. Strategi berlapis (titanium + aloi Ni + karet + bata) ini secara eksplisit direkomendasikan untuk HPAL nickelinstitute.org www.spglobal.com.
Setiap pilihan material punya trade‑off: laju korosi, kekuatan mekanik, dan biaya. Aloi Ni tinggi berharga 5–20× baja karbon namun dapat memperlambat korosi dari milimeter ke sentimeter selama bertahun‑tahun www.hayneswireco.com. Perbedaan kinerja ini harus ditimbang dengan capex. Demikian pula, program inspeksi/perawatan yang komit—inspeksi visual harian, UT berkala, dan pencatatan data www.sulphuric-acid.com www.sulphuric-acid.com—adalah esensial untuk menghindari kegagalan tak terencana.
Sumber: rujukan industri dan teknis otoritatif digunakan, termasuk panduan Nickel Institute nickelinstitute.org nickelinstitute.org, data korosi dari Haynes International www.hayneswireco.com dan Rolled Alloys www.rolledalloys.com www.rolledalloys.com www.rolledalloys.com, serta manual peralatan terbitan DKL Engineering www.sulphuric-acid.com www.sulphuric-acid.com. Semua konten yang dikutip mutakhir, dengan beberapa contoh diambil dari proyek HPAL terbaru dan literatur metalurgi.
