Indonesia memproduksi ~54% nikel dunia—didominasi HPAL—dan mendorong lonjakan kebutuhan asam sulfat hingga ~8,5 Mt pada 2024. Industri merespons dengan dosing presisi, analyzer online, kontrol otomatis, serta daur ulang reagen untuk memangkas OPEX dan limbah B3.
Nikel bukan sekadar logam baterai—ia adalah cerita tentang kimia dalam skala raksasa. Di tengah ledakan produksi yang membuat Indonesia kini memegang ~54% pangsa global—kebanyakan lewat HPAL (High Pressure Acid Leach, pelindian asam bertekanan tinggi)—kebutuhan asam sulfat (H₂SO₄) meroket. Permintaan H₂SO₄ Indonesia menembus ~8,5 juta ton pada 2024, tumbuh 22% per tahun sejak 2020 (www.spglobal.com).
Dalam flowsheet HPAL tipikal, konsumsi asam bisa 5–10 ton H₂SO₄ per ton nikel—ditambah penetral (kapur/batu kapur), reduktan (SO₂, H₂, H₂S atau organik), serta pengatur pH lainnya. Pada pemurnian berbasis sulfida, digunakan pula fluks dan amonia. Setiap tetes reagen ini adalah biaya dan—jika berlebihan—limbah, termasuk gipsum dari penetralan asam berlebih (nickelinstitute.org).
Skalanya membuat Indonesia menjadi importir bersih asam: ≈1 Mt H₂SO₄ pada 2023, ~8× level 2020 (www.spglobal.com). Nickel Institute menegaskan “excess acid” pada HPAL biasanya dinetralkan batu kapur menjadi gipsum—artinya banyak asam yang pada akhirnya terbuang (nickelinstitute.org). Tak heran biaya reagen cenderung mendominasi OPEX pabrik HPAL baru.
Otomasi pH Akuakultur: Sensor & PID untuk CO₂, Alkalinitas, NaHCO₃ IoT
Profil reagen dan titik boros biaya
Reagen kunci meliputi asam sulfat (untuk HPAL dan sebagian atmospheric leach), kapur/kalsium karbonat (netralisasi/precipitation), magnesium atau natrium hidroksida (presipitasi hidroksida Ni–Co), kolektor/modifier pada flotasi, dan organik pada SX (solvent extraction). Masing‑masing bisa dioptimalkan atau disubstitusi bergantung kondisi proses.
Dosing presisi dan stoikiometri ketat
Kuncinya sederhana: cocokan dosis reagen dengan kebutuhan proses real‑time. Menjaga pH leach dan redoks (ORP, oxidation‑reduction potential) pada setpoint ketat menghindari overshoot yang memaksa tambahan penetral di hilir. Loop umpan balik otomatis (PID atau MPC—model predictive control, kontrol prediktif berbasis model) dapat mengatur feed asam. Metso menekankan menjaga asam di PLS (pregnant leach solution, larutan kaya logam) pada optimum menghindari “challenges such as high impurities… and increased reagent consumption” (www.metso.com).
Panel dosing otomatis di hydrometallurgy sudah matang: controller kimia dapat memompa asam/solven/additives dengan presisi dan self‑calibrate. Penggunaan pompa akurat seperti dosing pump kimia menjadi fondasi eksekusi dosing presisi ini.
Optimasi aditif dan kimia reduksi
Menyesuaikan kimia bisa menghemat reagen. Pada larutan leach smelter nikel, penambahan sodium sulfite (Na₂SO₃) untuk mereduksi Fe³⁺ menjadi Fe²⁺ meningkatkan perolehan logam: Botelho dkk. menunjukkan Cu‑recovery melonjak dari 41,4% ke 68,6% saat Na₂SO₃ digunakan (onlinelibrary.wiley.com). Dengan lebih banyak Ni/Co tetap di larutan—bukan ikut mengendap sebagai Fe‑hydroxide—asam/basa yang terbuang ikut berkurang. Pendekatan serupa (mis. SO₂ atau glukosa sebagai reduktan) dapat menaikkan hasil dan menurunkan reagen per unit Ni.
Perubahan desain proses dan urutan leach
Menggabungkan tahapan leach atau mengubah urutan bisa menghemat kimia. Contoh: atmospheric leaching parsial sebelum HPAL dapat melarutkan gangue yang mudah larut sehingga menekan kebutuhan asam bertekanan tinggi (lihat paten Tiongkok CN101768665A). Pada sirkuit SX, optimasi pH strip vs feed meminimalkan alkali berlebih. Pada presipitasi, memilih MHP (mixed hydroxide) alih‑alih MSP (mixed sulfide) mengubah kebutuhan asam dan basa.
Mineralogi, penggilingan, dan pencampuran
Penggilingan lebih halus dan mixing lebih baik meningkatkan ekstraksi pada dosis reagen yang sama. Strategi berbasis mineralogi—misalnya pre‑leach lapisan kaya Mg untuk menekan konsumsi asam di lapisan kaya Fe, atau bioleaching fasa samping kromit—membantu memangkas kimia total.
Kontrol berbasis data dan AI proses
Analytics lanjut (machine learning) dan MPC dapat meminimalkan reagen per ton Ni dengan memprediksi variabilitas bijih. Société Le Nickel (ferronickel) menerapkan MPC untuk menstabilkan pembakaran kiln; hasilnya, variabilitas temperatur turun 16,1% dan uptime naik dari 70% ke 83%—benchmark dampak otomasi proses (www.controlglobal.com). Pada leach hydromet, pengetatan kontrol 5–10% secara analog bisa diterjemahkan ke penghematan kimia proporsional.
Analyzer online dan loop kontrol otomatis
Generasi terbaru analyzer online—XRF (X‑ray fluorescence), ICP/OES (inductively coupled plasma/optical emission spectrometry), sistem titrasi, ion chromatography—memberi komposisi slurry/larutan secara real‑time. Pada sirkuit nikel sulfat, multi‑stream analyzer seperti Metso Courier HX dapat membaca Ni, Co, Fe, Mn, asam, dan lain‑lain secara bersamaan. Satu Courier‑6X XRF dapat menguji Ni/Co dalam hitungan menit; satu operator bisa menghasilkan >100.000 data point per tahun (www.metso.com).
Integrasi titrator asam dan sensor redoks ke DCS (distributed control system) memungkinkan pompa hanya menambahkan asam atau oksidan secukupnya untuk mempertahankan efisiensi leach yang diinginkan (www.metso.com).
Tambak Tanpa Buang Air: PAS, IPRS & Probiotik Tingkatkan Produksi
Kontrol pH/ORP dan ketahanan sensor
Sensor pH dan ORP online dengan membran tahan panas/asam menjaga kondisi leach optimal. Halland Instruments mengembangkan analyzer pH untuk pelindian Ni‑Cl yang resistan fouling (www.hain.technology). Otomasi pH mengurangi pemakaian penetral (mis. kapur atau NaOH). Kontrol ORP mengatur oksidan (udara/SO₂/H₂/Cl₂) secukupnya—cukup untuk mengendapkan Fe sebagai hematit tanpa memicu reaksi samping (www.metso.com).
Workflow analitik berfrekuensi tinggi
Dengan mengintegrasikan banyak analyzer, pengukuran bisa setiap 5–15 menit alih‑alih sekali sehari. Menggabungkan analyzer nikel real‑time dengan titrasi asam memungkinkan pengaturan dosis dinamis; kontrol “on‑the‑fly” ini menurunkan konsumsi reagen hingga 10–20% menurut sejumlah estimasi di logam dasar.
APC, MPC, dan panel dosing otomatis
Lapisan APC (advanced process control) berbasis MPC di atas DCS menggunakan data analyzer untuk menyesuaikan setpoint multivariable secara kontinu—misalnya menargetkan “minimalkan konsumsi asam” atau “maksimalkan recovery Ni.” Pengalaman SLN menunjukkan otomasi AI dapat memangkas overshoot temperatur 6% dan variabilitas 16% (www.controlglobal.com), memberikan kapasitas lebih stabil. Pada kilang leach, pengetatan 5–10% ini kerap setara penghematan kimia yang sebanding.
Di plating dan hydrometallurgy, panel dosing otomatis sudah lazim: controller (mis. Walchem, Hach) memompa asam/solven/additives secara presisi dan melakukan self‑calibration. Pada satu sirkuit nikel, kombinasi analyzer nikel real‑time dan loop umpan balik otomatis mengendalikan presipitasi kompleks, menaikkan recovery Ni tanpa titrasi manual.
Daur ulang dan regenerasi reagen
Banyak liquor bekas leach masih mengandung H₂SO₄. Alih‑alih menetralkan semua limbah, pabrik dapat memulihkan asam untuk dipakai ulang. Diffusion dialysis membran (tumpukan anion‑exchange) telah menunjukkan pemulihan >80% H₂SO₄ dari residu leach asam (www.researchgate.net). Kategori teknik membran ini relevan dengan penggunaan sistem membran industri.
Alternatifnya, solvent extraction berbasis amina tersier (TEHA) dapat mengekstrak hampir seluruh asam: dalam satu studi, ~99% dari 86 g/L H₂SO₄ dipulihkan lewat hot‑water stripping (www.researchgate.net). Implementasi pendekatan ini membuat kebutuhan make‑up asam tinggal fraksi kecil—misalnya bila 90% asam didaur ulang, make‑up bersih turun hampir satu orde magnitudo. Regulasi Indonesia mengkategorikan H₂SO₄ bekas sebagai limbah berbahaya (waste B3), sehingga pemulihan juga memangkas beban pembuangan.
Regenerasi asam via reaksi reduktif
Beberapa reaksi presipitasi meregenerasi H₂SO₄. Menggunakan H₂S atau SO₂ untuk mengubah ferric sulfate menjadi ferrous sulfate menghasilkan kembali asam sulfat (Persamaan: Fe₂(SO₄)₃ + H₂S → 2 FeSO₄ + H₂SO₄ + S) (patents.google.com). Meski H₂S membawa isu keselamatan, loop asam internal seperti ini (juga mungkin dengan SO₂ atau reduktan lain) telah dipatenkan dan dapat menekan kehilangan asam bersih.
Daur ulang penetral dan produk samping
Limbah netralisasi (mis. MgSO₄ atau gipsum) punya opsi pemrosesan. Di iklim kering, tailings HPAL sering diuapkan, mengkristalkan MgSO₄ (epsomite) sambil memulihkan air (nickelinstitute.org). Air ini didaur ulang dan asam di dalamnya dipakai ulang, sambil memekatkan magnesium. Gipsum dari netralisasi batu kapur berpotensi dijual sebagai material konstruksi atau diregenerasi (walau jarang).
Basa kaustik dan organik SX yang dapat dipakai ulang
Pada sirkuit berbasis natrium hidroksida atau karbonat, caustic bekas (sering mengandung karbonat atau sulfat) kadang dapat diproses ulang melalui lime‑soda splitting atau causticizing (proses mengonversi natrium karbonat menjadi natrium hidroksida secara kimia). Organik SX (kerosen/asam fosforat) rutin dipurifikasi (acid‑washing, caustic regeneration) dan dipakai ulang sampai spent.
Flotasi, IX, dan reagen yang regenerable
Pada flotasi, kontrol dosis kolektor yang hati‑hati—didukung feedback XRF real‑time—menekan keborosan. Organik bekas biasanya berupa fasa tak tercampur yang dapat didistilasi untuk dipakai kembali.
Beberapa reagen memang regenerable. Resin penukar ion yang digunakan untuk polishing liquor nikel sulfat dapat dielusi dan diregenerasi di lokasi. Implementasi sistem ion‑exchange dengan resin penukar ion memungkinkan siklus regenerasi ini berjalan berulang. Bahkan sebagian reagen presipitasi (mis. amonium pada presipitasi Ni) dapat dilucuti dari limbah dan didaur ulang dalam sirkuit tertutup.
Dampak terbukti pada konsumsi reagen
Hasil implementasi nyata menunjukkan penghematan yang substansial: satu pabrik melaporkan pemangkasan konsumsi asam ~30% setelah memasang analyzer asam online dan loop optimasi. Otomasi kontrol pH saja kerap menghemat 5–15% penetral. Pemulihan 80–90% asam bekas langsung memotong pembelian asam baru pada kisaran yang sama—bernilai jutaan dolar per tahun pada skala industri.
IPAL Akuakultur 3 Tahap: Turunkan Nitrogen & Fosfor Sesuai Regulasi
Kesimpulan operasional
Kombinasi monitoring real‑time, kontrol proses canggih, dan daur ulang/regenerasi reagen memungkinkan kilang nikel memangkas konsumsi kimia secara drastis. Ini didukung data lapangan dan studi: analyzer kontinu menghasilkan puluhan ribu data point per tahun (www.metso.com); optimasi kimia (mis. Na₂SO₃) menaikkan recovery >60% (onlinelibrary.wiley.com); dan sistem pemulihan asam merebut kembali mayoritas H₂SO₄ (www.researchgate.net) (www.researchgate.net). Selain menurunkan biaya, langkah‑langkah ini mengurangi limbah—meminimalkan effluent B3—dan selaras dengan standar lingkungan Indonesia dan global, di mana pembuangan asam bekas diatur ketat.
Sumber rujukan: www.spglobal.com | www.metso.com | onlinelibrary.wiley.com | patents.google.com | www.researchgate.net | www.researchgate.net | nickelinstitute.org | www.controlglobal.com.
