Dari larutan pelindian asam (pH ≈1–2) hingga katoda nikel >99,8%, pemurnian nikel bergantung pada presipitasi berbasis pH untuk menjatuhkan Fe/Cu dan sirkuit solvent extraction (SX) berlapis untuk memisahkan Ni/Co.
Pemroses laterit tahu: kunci pemurnian nikel bukan sekadar menambah reagen, tetapi mengendalikan pH pada jendela yang sangat sempit. Di hulu, besi harus dipaksa turun sebagai endapan tanpa menyeret nikel/kobalt; di hilir, sirkuit solvent extraction (SX) multi‑tahap memisahkan Ni dan Co dengan disiplin pH yang sama ketatnya. Hasilnya nyata—Fe bisa turun ke <2 mg/L, sementara recovery Ni/Co dan kemurnian produk menembus angka 98–99%.
Semua ini dimulai dari leach liquor—sering disebut PLS (pregnant leach solution, larutan hasil pelindian yang kaya logam)—yang pada laterit biasanya sangat asam. Setelah Fe dan Cu “dibersihkan” secara selektif, liquor sulfat Ni/Co yang sudah murni menjadi umpan SX untuk pemisahan akhir.
Hitung-Hitungan Disinfeksi Efluen Akuakultur: Chlorination vs UV vs Ozonasi
Penyesuaian pH dan presipitasi besi
Leach solution dari laterit biasanya berada pada pH ≈1–2. Tahap pertama adalah oksidasi Fe²⁺ menjadi Fe³⁺ menggunakan oksidan seperti H₂O₂ atau udara, baru kemudian ditambahkan basa. Studi oleh Silva dkk. menunjukkan PLS laterit kaya besi yang dinaikkan dari pH ~1,6 ke 2,5–3,3 dengan NH₄OH (amonia) mampu mengendapkan hampir 100% besi terlarut—utama sebagai jarosit/goetit—dengan kehilangan Ni²⁺ dan Co²⁺ hanya ~1–1,8% (researchgate.net). Endapan (jarosit K/NH₄ bercampur goetit) ini juga dilaporkan mengendap baik (researchgate.net).
Tahap netralisasi kedua memakai kapur (CaO) menaikkan pH akhir menjadi ~3,7–3,8, menurunkan Fe residual ke ~2 mg/L sebagai presipitat bassanit/gipsum, dengan kehilangan Ni/Co tetap <1,6% (researchgate.net). Skema dua tahap (amonia lalu kapur) ini mencatat >99% penghilangan besi seraya mempertahankan >98% Ni/Co (researchgate.net). Suhu presipitasi sengaja dijaga tinggi (~90–95 °C) untuk memperbaiki filterability (kemudahan disaring).
Kendali pH yang sempit ini lazim ditopang oleh pengumpanan reagen yang terukur; di blok netralisasi, operator sering mengandalkan pompa penakar seperti pompa dosing untuk menjaga setpoint 2,5–3,3 dan 3,7–3,8 tetap stabil dari siklus ke siklus. Karena endapan jarosit/goetit “mengendap baik”, unit pengendap seperti clarifier membantu memisahkan padatan sebelum filtrasi lanjutan atau tahap SX.
Eliminasi tembaga: hidroksida dan sulfida
Tembaga berperilaku berbeda: kelarutan hidroksidanya jauh lebih rendah daripada Ni. Dalam praktik, Cu bisa diambil pada pH yang jauh lebih rendah dibanding Ni. Satu studi pada air limbah Cu–Ni mendapati Cu²⁺ nyaris seluruhnya mengendap pada pH ≈7, sedangkan Ni²⁺ baru mulai mengendap di ≈10 (researchgate.net). Artinya, penambahan Ca(OH)₂ ke ∼pH 7 dapat menghilangkan ~100% tembaga sebagai Cu(OH)₂ dengan kehilangan nikel yang dapat diabaikan (kelarutan Ni ≫ Cu), sementara Ni²⁺ butuh pH ~9–10 untuk ikut terpresipitasi, sehingga tetap larut di pH 7 (researchgate.net).
Dalam pemurnian Ni secara hidrometalurgi, presipitasi sulfida selektif juga dipakai: penambahan sulfida (Na₂S/H₂S) pada pH ~2 menghilangkan Cu sebagai CuS (Ksp ∼10^–45) sementara Ni tetap larut (NiS Ksp ∼10^–20), efektif memurnikan larutan (researchgate.net). Reagen sulfida dan basa ini merupakan bagian dari paket bahan kimia proses yang disuplai secara industri, misalnya kategori chemicals untuk mining, water, wastewater.
Intinya: dengan netralisasi bertahap, pengotor jatuh pada gilirannya. Hasil tipikalnya adalah >99% penghilangan Fe (contoh ke <2 mg/L) dengan <2% loss Ni/Co (researchgate.net). Tembaga, bila ada, diambil pada pH lebih tinggi (presipitasi hidroksida atau sulfida) jauh sebelum Ni(OH)₂ yang berarti mulai terbentuk (researchgate.net). Ini meninggalkan liquor sulfat Ni/Co yang dimurnikan untuk diumpankan ke sirkuit SX.
Solvent extraction multi‑tahap Ni/Co
Setelah presipitasi pengotor, Ni²⁺ dan Co²⁺ masih satu liquor sulfat. Pabrik komersial memakai SX multi‑tahap untuk memisahkan Ni dari Co. Dua skema umum: (a) Ni‑first—mengekstrak Ni ke fase organik lalu stripping (melepaskan kembali ke fase air) untuk membentuk elektrolit nikel; dan (b) Co‑first—mengekstrak Co selektif, menyisakan Ni di raffinate (fase air sisa). Keduanya mencapai kemurnian dan recovery sangat tinggi dengan konfigurasi counter‑current (aliran lawan arah).
Contoh lapangan: aliran “charts‑based Ni‑extraction” (Bulong, WA, 1999–2003) memakai SX langsung pada leach liquor encer (tanpa intermediate cake). Sirkuit ini menghasilkan strip liquor NiSO₄ terkonsentrasi yang kemudian memberi katoda Ni >99,8% melalui EW (electrowinning, elektrodeposisi logam) (researchgate.net). Recovery total Ni dari PLS ke produk Ni adalah ≈98,2%, dan recovery Co ke strip liquor kaya Co adalah ≈98,5% (researchgate.net). Secara operasional, breakthrough Ni di fase air tipikalnya ~1–2%, dan breakthrough Co ~1–2%, menandakan pemisahan yang ketat (researchgate.net).
Co‑selective dengan Cyanex 272 dan D2EHPA
Alternatifnya, skema Co‑selective lebih dulu memuat Co dengan minim Ni. Cyanex® 272 (asam fosfinat/phosphinic acid) terkenal untuk peran ini. Selektivitas Co/Ni‑nya sangat besar—pada satu muatan pH (∼7,2), sebuah eksperimen mencatat faktor pemisahan “Nordhoff” ~8000 untuk Co atas Ni (researchgate.net). Dalam praktik, Kasese Cobalt Ltd. (Uganda) dan lainnya memanfaatkan ini: rangkaian SX dengan Cyanex 272 mengekstrak Co²⁺ (dan Mn²⁺), menyisakan Ni²⁺ di raffinate (researchgate.net). Jejak Ni yang ikut terekstrak discrub via cucian CoSO₄. Stripping berikutnya menghasilkan liquor Co murni (stripping mudah dengan H₂SO₄ ringan) dan raffinate kaya Ni. Dalam kasus itu, ekstraksi D2EHPA tiga tahap kemudian memisahkan Mn²⁺ dari Co²⁺, menghasilkan aliran raffinate akhir dengan kemurnian ~99,9% untuk Co, Mn, dan Ni (researchgate.net). Singkatnya, SX berurutan (tahap Cyanex 272 + tahap D2EHPA) menghasilkan produk Ni²⁺ dan Co²⁺ yang pada dasarnya 100% murni (researchgate.net).
Lahan vs Listrik: Pilihan Nyata Mengolah Limbah Akuakultur Berdebit Besar
Skema D2EHPA/Versatic/LIX dan kendali pH
Sirkuit lain memakai pendekatan klasik D2EHPA (di‑2‑etilheksil asam fosfat) atau Versatic 10/LIX, di mana Ni dan Co ko‑ekstraksi awalnya (sering pH ~3–5), lalu dipisah melalui staged stripping. Misalnya, contoh Ni & Cu SX (sistem amoniakal LIX) mencapai >99% ekstraksi Ni dalam 3 tahap, lalu strip Ni >99,9% dalam lima tahap (redesign.911metallurgist.com). Dalam sistem asam kuat/sulfat, SX multi‑tahap counter‑current dengan 1 M D2EHPA dapat mengekstrak nyaris semua Ni dan Co; kemudian tahapan strip konvensional (pertama Ni, lalu Co) menghasilkan produk berkualitas tinggi. Pada semua skema, kendali pH krusial: terlalu tinggi akan memicu ko‑presipitasi atau ko‑ekstraksi pengotor; terlalu rendah, logam target tertinggal di larutan.
Data desain menegaskan pendekatan ini: recovery Ni ke elektrolit Ni bebas Zn secara rutin melampaui 98%, dan recovery Co melampaui 98% (researchgate.net); kemurnian produk ≥99% (contoh, katoda Ni >99,8% Ni (researchgate.net), atau larutan Ni teoritis >99,9% murni (researchgate.net)).
Angka kinerja dan parameter
- >99% penghilangan Fe (contoh ke <2 mg/L) pada pH 2,5–3,3 (researchgate.net)
- <2% kehilangan Ni/Co selama presipitasi Fe (researchgate.net)
- >98% recovery Ni (ke produk Ni) dan >98% recovery Co di SX (researchgate.net)
- Hasil strip Ni (99,9% dari Ni yang termuat) di SX multi‑tahap (redesign.911metallurgist.com)
- Kemurnian katoda Ni >99,8% (researchgate.net) dan aliran Co/Mn ~99,9% murni (researchgate.net).
Panduan Mengelola Lumpur Akuakultur: Tebal 10%, Peras 20%, Hemat Biaya
Reagen, dosis, dan kepatuhan
Hasil‑hasil di atas bertumpu pada pemilihan reagen dan pH: misalnya amonia (NH₄OH) untuk presipitasi Fe sebagai jarosit (researchgate.net), kapur (CaO) untuk penyisihan akhir, natrium sulfida untuk presipitasi CuS bila dibutuhkan, serta takaran ekstraktan (contoh 1–20% volume organik) dalam rangkaian bertingkat. Secara keseluruhan, ini memberikan performa CMP (clean‑metals process): hasil dan kemurnian tinggi yang menopang electrowinning hilir atau produk sulfat yang dapat dijual, sekaligus mematuhi batas lingkungan (contoh, kisaran pH buangan di Indonesia 6–9).
Di area padatan‑cair, unit pengendapan seperti clarifier lazim dipadukan dengan kontrol pH berbasis pompa dosing untuk menjaga transisi antartahap tetap rapih. Di titik olah air limbah, bahan bantu flokulasi tersedia komersial seperti flocculants untuk membantu pemisahan padatan sebelum pembuangan akhir, sejalan dengan target pH 6–9.
Sumber data dan contoh industri yang dikutip: researchgate.net researchgate.net researchgate.net researchgate.net researchgate.net redesign.911metallurgist.com.
