Kilang nikel modern tak lagi sekadar membuang limbah: ia memanen kembali Ni/Co dari setiap aliran, memoles efluen hingga lolos baku mutu, dan mengeringkan residu padat agar aman ditimbun.
Fakta pembuka yang dingin: fasilitas HPAL (High Pressure Acid Leach—pelindian asam bertekanan) bisa menghasilkan sekitar 250–400 m³ air limbah per ton nikel yang diproduksi. Komposisinya pun bukan air biasa: Ni ~2,0 ppm, Co ~6,0 ppm, Mn ~40 ppm, Fe ~10 ppm, Cr ~3,45 g/L (3450 ppm), Mg ~18 g/L, dan SO₄ ~75 g/L (patents.justia.com). Ketika standard lingkungan menuntut pH 6–9, TSS (Total Suspended Solids—padatan tersuspensi total) ≤100 mg/L, Ni ≤0,5 mg/L, Fe ≤5 mg/L, Co ≤0,4 mg/L, Cr⁶⁺ ≤0,1 mg/L, dan Cr total 0,5 mg/L (nikel.co.id), setiap tahap pengolahan harus bekerja keras—dan cerdas.
Di balik layar, ada lebih dari satu jenis limbah. Ada efluen proses dari pelindian bijih, sementasi, ekstraksi pelarut, hingga electrowinning (pemurnian listrik); ada lumpur netralisasi (tailings yang dinetralkan) dan blowdown air pendingin/skruber; ada pula residu padat seperti underflow pengental (kue tailings), presipitat/“sludge” dari unit air limbah, terak dan debu peleburan RKEF/EAF (rute peleburan), plus baghouse dust dari gas buang yang bisa memuat tar dan klorida. Semuanya berpotensi menjadi limbah B3 dan wajib dikelola mengikuti regulasi Indonesia.
Pemulihan CO₂ Pabrik Bir: Tangkap, Murnikan, dan Hemat Biaya Produksi
Spektrum aliran limbah kilang nikel
Efluen proses (limbah cair) membawa sisa asam (terutama sulfat), logam terlarut (Ni, Co, Fe, Mn, Zn, Cr, dll.), dan padatan tersuspensi. Pada operasi HPAL, kadar Ni/Co di efluen umumnya sudah rendah karena sebagian besar telah dipulihkan di hulu, tetapi tetap tidak nol—contoh profil komposisi telah dicatat di atas (patents.justia.com).
Aliran padat mencakup underflow pengental (kue tailings) dan presipitat/“sludge” dari pengolahan air limbah—campuran hidroksida Ni/Co/Fe atau sulfida, plus gipsum sebagai produk samping. Terak dan debu peleburan (misal ferronickel slag) lazimnya masih menyimpan Ni/Co; terak ferronikel tipikal mengandung ~0,5–1% Ni (www.mdpi.com). Baghouse dust dari gas buang kadang membawa nikel dan logam lain. Semua ini dapat tergolong B3 dan harus ditangani sesuai ketentuan nasional.
Target baku mutu dan jalur pengolahan efluen
Tujuan ganda: (a) memulihkan/menghilangkan logam berat, dan (b) memoles efluen agar lolos baku mutu Indonesia (Permen LH No. 09/2006; pH 6–9, TSS ≤100 mg/L, Ni ≤0,5 mg/L, Fe ≤5 mg/L, Co ≤0,4 mg/L, Cr⁶⁺ ≤0,1 mg/L, Cr total 0,5 mg/L—nikel.co.id).
Netralisasi dan presipitasi logam
Langkah pertama adalah netralisasi sisa asam dengan kapur/kapur batu untuk menaikkan pH dan mengendapkan logam sebagai hidroksida. Fe/Al turun pada pH ~4–5, Ni/Co optimal pada pH 8–9. Pada efluen HPAL yang memuat Mg ~18 g/L, >90% magnesium bisa dipresipitasi sebagai Mg(OH)₂ (patents.justia.com). Pengendapan sulfida (mis. H₂S) dapat membabat sisa Cu, Zn, dan jejak Ni/Co sebagai sulfida tak larut—membentuk sludge sulfida logam campuran (patents.justia.com; nepis.epa.gov). Dosis kapur/asam yang presisi biasanya diatur pakai pompa kimia seperti dosing pump agar lintasan pH tidak overshoot.
Secara umum, presipitasi hidroksida efektif menurunkan Ni, Co, Fe, Mn, dll. hingga level sub‑mg/L; data menunjukkan residu Ni pasca pengendapan bisa <1 mg/L (nepis.epa.gov).
Klarifikasi dan pengurangan TSS
Endapan hidroksida logam dan gipsum lalu dipadatkan dengan pengendapan/penjernihan. Klarifier seperti clarifier akan menurunkan TSS jauh di bawah 100 mg/L; praktik baik kerap mencapai 10–30 mg/L dengan bantuan koagulan (coagulants) dan flokulan (flocculants) sebagai aid.
Air jernih di overflow melaju ke tahap lanjutan, sementara underflow (sludge) ditarik untuk dewatering lebih lanjut.
Polishing akhir dan kendali TDS
Jika masih ada logam sisa pada level mg/L, polishing dengan pertukaran ion (ion exchange) lazim dipakai. Resin mixed‑bed seperti mixed bed mampu menurunkan Cu, Zn, Ni, Co hingga <0,4 mg/L—angka ini rutin dicapai di industri pelapisan logam dan memudahkan target Ni ≤0,5 mg/L (nepis.epa.gov). Alternatifnya, ultrafiltrasi (ultrafiltration) atau reverse osmosis dapat mendekati penghilangan ion total.
Setelah logam turun, pH diatur ke 6–9 (praktik tipikal ~7,5–8,0—patents.justia.com). Dalam operasi semi‑tertutup, sulfat/TDS bisa menumpuk; kendalinya dengan sebagian bleed, dilusi make‑up, atau RO bertekanan menengah seperti brackish water RO untuk menahan kenaikan konduktivitas.
Disposal akhir yang teregulasi
Sebelum dibuang, efluen diuji terhadap baku mutu Indonesia (Ni ≤0,5 mg/L, dsb.; nikel.co.id). Untuk pabrik pesisir di iklim tropis, pembuangan lewat ocean outfall berada di bawah limit ketat; logam teratur (Cr, Mn, Ni, Co) “harus dihilangkan hingga tingkat yang dapat diterima” (nickelinstitute.org).
Contoh skenario HPAL
Dalam skenario HPAL ala Vale, efluen “mentah” membawa Ni ~2,0 ppm; agar lolos Ni ≤0,5 ppm dibutuhkan ≥75% penghilangan. Kombinasi presipitasi hidroksida/sulfida plus polishing mampu mendorong Ni ke <0,5 mg/L. Demikian pula Co (dari 6 ppm ke <0,4 ppm) dan Fe (dari 10 ppm ke <5 ppm) akan mengendap. Beban Mg yang besar (~18.000 ppm) dipresipitasi sebagai Mg(OH)₂ atau melalui pemulihan khusus (patents.justia.com). Secara keseluruhan, >90% Ni/Co tertangkap untuk pemulihan, dan efluen akhir memenuhi baku mutu (patents.justia.com; nikel.co.id).
Pemulihan logam dari residu
Strateginya: maksimalkan logam bernilai di limbah. Pada HPAL, presipitat Ni/Co memang sengaja dibentuk sebagai Mixed Sulfide Precipitate (MSP—presipitat sulfida campuran) dengan ~50–55% Ni+Co atau Mixed Hydroxide Precipitate (MHP—presipitat hidroksida campuran) dengan ~40% Ni+Co untuk dijual ke kilang/baterai; ini bukan limbah, melainkan produk antara. Recovery Ni/Co di HPAL bisa >90–95% (nickelinstitute.org; patents.justia.com).
Di hilir electrowinning, “Ni‑sulfate sludge” yang kaya Ni (bersama Fe, Zn) dapat disaring; sebagian asam dikembalikan ke sistem atau dijual—praktik yang juga dikenal dalam industri pelapisan nikel (nepis.epa.gov).
Terak ferronikel (~0,6% Ni, 0,2% Co) adalah sumber sekunder: studi menunjukkan ~80% Ni dan Co di slag tanur bisa dipulihkan via pelindian dengan asam sitrat/askorbat (www.mdpi.com). Saat tak ekonomis, slag bisa divalorisasi sebagai agregat konstruksi ketimbang ditimbun (www.antaranews.com) . Regeneran IX (pertukaran ion) yang “menangkap” Ni juga bisa diolah untuk memulihkan garam nikel—misalnya penguapan hingga diperoleh kristal Ni—sekaligus mendaur ulang bahan kimia.
Otomasi pH Akuakultur: Sensor & PID untuk CO₂, Alkalinitas, NaHCO₃ IoT
Dewatering tailings dan residu padat
Solid residue dipadatkan untuk menekan volume dan menstabilkan karakter sebelum pembuangan/pemanfaatan. Slurry dari decanter/klarifier masuk ke pengental (thickener) ke konsentrasi 40–60% padatan; airnya dipulihkan dan didaur ulang. Pada sirkuit CCD (Counter‑Current Decantation—pencucian arus lawan), residu gelap lazimnya dipadatkan ~50% padatan sebelum dibuang (nickelinstitute.org).
Untuk cake yang lebih kering, filter press/vakum belt diaplikasikan. Studi vendor menunjukkan moisture cake tailings ≤22–24% (umumnya 22–25%) via membrane filter press—membuka opsi dry stack (dewaterfilterpress.com). Dibanding underflow ~50% padatan, filter cake ~75–78% padatan berarti penurunan volume signifikan. Banyak kilang nikel beralih ke tailings terfilter untuk meminimalkan volume impoundment; dewatering “meningkatkan kekuatan tailings, mengurangi volume air tersimpan,” dan membuka jalan reuse seperti dry‑stack atau paste backfill (www.barr.com).
Sludge hidroksida logam (Ni/Co/Fe) dan gipsum yang sudah difiltrasi sering dicementasi jadi blok monolitik atau dibuang ke landfill B3 berlapis ganda. Target praktisnya >50% padatan; dewatering ke <30% kadar air menurunkan leachability dan volume. Di beberapa kasus, sludge bernikel dikembalikan ke HPAL atau pakan smelter.
Reuse padat juga tengah dikaji: Vale Indonesia, misalnya, meneliti tailings sebagai agregat konstruksi (www.antaranews.com) . Intinya, dewatering mengurangi volume dengan mengeluarkan sebagian air dari residu. Pencapaian yang realistis: tailings dari ~40% padatan ke ~75% padatan—reduksi massa sekitar ~60% (dewaterfilterpress.com). Tujuan akhir: zero free liquid di fasilitas penyimpanan.
Kontrol rekayasa—lapisan kedap (impermeable liners), koleksi lindi (leachate collection), dan pipa tertutup—menjamin filtrat sisa tertangkap dan kembali ke unit pengolahan.
Tambak Tanpa Buang Air: PAS, IPRS & Probiotik Tingkatkan Produksi
Kinerja yang dikejar
Dengan skema di atas, kilang nikel dapat memadukan kepatuhan dan efisiensi sumber daya: >90% Ni/Co dipulihkan; efluen tersisa hanya jejak logam. Setelah treatment, pembuangan akhir dapat mencapai Ni ≤0,5 mg/L dan TSS jauh di bawah 100 mg/L (nikel.co.id). Polishing pertukaran ion rutin menurunkan Ni ke <0,4 mg/L (nepis.epa.gov), sementara tailings yang menembus moisture <25% cocok untuk dry stacking (dewaterfilterpress.com).
Tren industri mengarah ke sirkuit air semi‑tertutup (daur ulang >90% air proses) dan tailings terfilter untuk meminimalkan bendungan (nickelinstitute.org; www.barr.com). Dalam praktik, memasangkan presipitasi, klarifikasi, dan polishing membran/pertukaran ion—dengan opsi sistem membrane systems bila dibutuhkan—membuat limbah berlogam berat beralih rupa menjadi produk antara (MSP/MHP), sedangkan residu sisanya stabil dan aman ditangani.
Sumber: standar lingkungan Indonesia merujuk Permen LH No. 09/2006 (nikel.co.id). Komposisi proses dan performa pengolahan diambil dari literatur teknis dan paten (data HPAL Vale: patents.justia.com), analisis Nickel Institute (nickelinstitute.org; nickelinstitute.org), laporan teknis (nepis.epa.gov; nepis.epa.gov), studi vendor (dewaterfilterpress.com), serta literatur slag/valorisasi (www.mdpi.com; www.mdpi.com; www.antaranews.com).
