1
PENGARUH KONSENTRASI NIKEL PADA PROSES LEACHING MINERAL GOETHITE TERHADAP SUSEPTIBILITAS MAGNETIK
Afidatun Najah, Abdulloh Fuad, Nandang Mufti Jurusan FMIPA UniversitasNegeri Malang
Email: najah.fsika10@gmail.com ABSTRACT
Today, nickel is widely used in the industrial world. Mineral goethite is one mineral that many content of nickel. Nickel is resistant to corrosion, heat and high electrical conductivity, and magnetic. Generally made of nickel metal extraction with HCl leaching.
In this reasearch, nickel extraction conducted by diluted at Hydrocloric Acid Leaching method and Sulfuric Acid Leaching method to obtain optimal concentration of nickel. The precipitation of nickel from leaching process was done by titration Dimethyl Glioksim and NH4OH.
The AAS result shown that the optimal solution of HCl leaching is Hcl 5,5 M with amount of nickel 307,29 ppm. Where as for H2SO4 leaching is H2SO4 4M the optimal solution is 106,67 ppm. The XRF result of DMG titration shown that the amount of nickel with HCl 5,5M; 7M; and 8,5M are 5,98%; 6,53%; and 7,03% respectively. The value of magnetic suseptibility increasing nickel concentration from 56,03 at HCl 5,5 M to 4156,23 at HCl 8,5 M. This indicated that increasing of magnetic suseptibility by nickel concentration.
Key word: Nickel, Sulfuric Acid Leaching, Hydrocloric Acid Leaching, Magnetic Suseptibility
PENDAHULUAN
Pada ESDM nomor 07 tahun 2012 UU Minerba (Mineral dan batubara) tentang larangan perusahaan tambang untuk mengekspor bahan mineral mentah dan peningkatan nilai tambah mineral dan batubara melalui kegiatan pengolahan dan pemurnian. Hal ini yang mendorong para peneliti untuk melakukan pengolahan dan pemurnian mineral alam guna meningkatkan nilai Sumber Daya Alam Indonesia. Sehingga mineral dan batubara yang terdapat di Indonesia dapat dimanfaatkan sebaik mungkin dan memiliki nilai yang tinggi serta memiliki nilai jual yang tinggi.
Nikel banyak ditemukan dalam bentuk mineral Laterite. Laterite terbagi atas tiga jenis yaitu endapan silikat Ni, Mg-Ni silikat pada mineral Garnierite; endapan silikat Ni pada mineral Nontronite; dan endapan oxide pada mineral Goethite. Untuk mineral Laterite di Indonesia terbesar kedua setelah negara New
Caledonia yaitu sebesar 50% (N.W. Brand, et al. 1998). Goethite ( -FeOOH) berstruktur kristal orthorombic dan bersifat antiferromagnetik (Marcos A. E. 2006).
Hingga saat ini nikel masih banyak memiliki aplikasi dalam dunia industri. Selain sebagai pelapis logam (electroplating) seperti pada industri pelapisan steinless steel, nikel juga digunakan dalam industri baterai, industri pesawat terbang, pembuatan uang koin, pelapisan senjata, dan berbagai fungsi lain (Bradley, Kevin: 2011).
Pada penelitian ini, dilakukan pemisahkan logam nikel dari mineral Goethite. Pemisahan logam nikel dari mineral Goethite pada penelitian ini, dilakukan dengan proses ekstraksi. Banyak metode pelarutan yang digunakan untuk ekstraksi logam nikel antara lain dengan menggunakan pelarut HCl, H2SO4, HNO3, dan
2 Pada penelitian ini proses pemisahan Nikel memakai dua variasi metode, yaitu metode Hydrocloric Acid Leaching dan metode
Sulfuric Acid leaching. Metode Sulfuric Acid leaching merupakan metode pemisahan selektif
dalam proses ekstraksi logam dari mineral alam dengan H2SO4 sebagai reaktan sebagai reaktan dalam proses pelarutannya. Sedangkan metode
Hydrocloric Acid Leaching merupakan metode
pemisahan selektif dalam proses ekstraksi logam dari mineral alam dengan menggunakan HCl sebagai reaktan dalam proses pelarutannya.
Untuk metode Sulfuric Acid leaching memiliki beberapa keunggulan dan kekurangan. Keuntungan dari metode Sulfuric Acid leaching antara lain bahan reaktan yang digunakan (H2SO4) mudah didapat, relatif murah, tidak terlalu rumit, dan jika dibandingkan dengan menggunakan pelarut HCl, HNO3, dan Air Regia , karena pada pelarut selain H2SO4 pelarut akan lebih mengekstrak logam besi dari pada logam nikel. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Hadi Purwanto pada tahun 2002, untuk pelarutan logam nikel dalam mineral
laterite dilakukan dengan beberapa variasi
diantaranya variasi konsentrasi larutan, waktu pelarutan, dan suhu pelarutan. Salah satunya adalah variasi konsentrasi larutan 0,1M; 0,2M; 0,3M; 0,4M; dan 0,5M optimal pada 0,5M dengan nikel dapat di ekstrak 80% dari kadar awal (Purwanto,Hadi: 2002). Berdasarkan dari penelitian tersebut jika semakin tinggi konsentrasi larutan H2SO4 semakin tinggi kadar logam nikel yang didapatkan oleh karena itu pada penelitian ini mencoba menaikkan konsentrasi larutan H2SO4 supaya mendapatkan kadar logam nikel yang lebih tinggi.
Umumnya industri pertambangan Indonesia menggunakan cara Hydrocloric Acid
leaching. HCl banyak digunakan sebagai reaktan
leaching karena dianggap lebih optimal dalam mengekstraksi logam nikel dari suatu mineral dibandingkan dengan metode lain. Pada penelitian sebelumnya oleh Ahmet Goveli pada tahun 2006, untuk melarutkan logam nikel dalam mineral Laterite dilakukan dengan beberapa variasi diantaranya variasi konsentrasi larutan, waktu pelarutan, dan suhu pelarutan. Pada variasi konsentrasi larutan diperoleh logam nikel optimal pada konsentasi larutan HCl 4M dengan nikel dapat di ekstrak 97,96% dari kadar awal. Untuk variasi waktu pelarutan paling optimal yaitu pelarutan selama 4 jam, dengan nikel yang dapat di ekstrak 24,60% dari kadar awal. Dan
untuk variasi suhu pelarutan optimal pada suhu 100oC dengan nikel dapat di ekstrak 54,82% dari kadar awal (Goveli, Ahmet:2006). Tetapi pada penelitan ini logam nikel yang didapatkan belum sampai mengendap. Maka, pada penelitian ini mencoba untuk mengendapkankan logam nikel yang terlarut dalam proses Hydrocloric Acid
leaching ini.
Pada penelitian ini menggunakan variasi konsentrasi larutan H2SO4 dan HCl. Hal ini berdasarkan penelitian oleh Ahmet Goveli dan Hadi Purwanto semakin tinggi konsentrasi larutan H2SO4 dan HCl maka semakin tinggi kadar nikel yang didapatkan. Variasi larutan H2SO4 yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1 M; 2,5 M; 4 M; 5,5 M; 7 M; dan 8,5 M. Untuk Variasi larutan HCl yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1 M; 2,5 M; 4 M; 5,5 M; 7 M; dan 8,5 M.
Untuk mengendapkan logam nikel dilakukan dengan titrasi Dimetil Glioksim dengan ditambahkan sedikit NH4OH. Nikel yang telah didapatkan dari proses leaching
dikarakterisasi dengan uji susptibilitas magnetik. Suseptibilitas magnetik merupakan sifat bahan magnetik untuk merespon bahan terhadap magnet luar. Uji suseptibilitas magnetik ini menggunakan alat Bartington (MS2B) (Lestyowati, Titis: 2013).
METODE EKSPERIMEN
Ekstraksi nikel diawali dengan penggerusan mineral alam, kemudian dilanjutkan dengan pengayakan dengan ukuran butir 48 Mesh agar homogen. Setelah ukuran butir sudah homogen, kemudian dilakukan pelarutan dengan metode Hydrocloric Acid Leaching. Pada penelitian ini dilakukan variasi konsentrasi larutan HCl 1 M; 2,5 M; 4 M; 5,5 M; 7 M; dan 8,5 M. Pelarutan dilakukan dengan cara melarutkan 10 gram goethite pada 400 ml HCl selama 4 jam dengan suhu 100oC.
Untuk pelarutan dengan metode Sulfuric
Acid Leaching dilakukan variasi konsentrasi
larutan H2SO4 1 M; 2,5 M; 4 M; 5,5 M; 7 M; dan 8,5 M. Pelarutan dilakukan dengan cara melarutkan 10 gram goethite pada 400 ml H2SO4 selama 4 jam dengan suhu 100oC. Setelah proses pelarutan dilakukan titrasi Dimetil Glioksim untuk mengendapkan nikel.
Sampel yang terbentuk dikarakterisasi dengan XRF, AAS, XRD, dan Uji suseptibilitas magnetik.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Uji XRD dan XRF mineral awal
Hasil uji XRD batuan mineral awal ditunjukkan dengan analisis X’Pert High Score Plus pada Gambar 1.
Gambar 1. Hasil Analisis Fase penyusun batuan alam dengan X’Pert High Score Plus
Dari hasil analisis menunjukkan batuan mineral merupakan batuan mineral Goethite. Untuk hasil XRF disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Uji XRF Batuan Laterite
Como und Al Si Ca Cr Mn Fe Ni Conc Unit 3 % 2,3 % 4,5 5 % 2,47 % 1,34 % 78,6 4 % 6, 61 %
Hasil pada Metode Hydrocoric Acid Leaching Hasil uji AAS unsur Ni pada metode
Sulfuric Acid Leaching ditunjukkan pada Tabel
2.
Tabel 2. Hasil Uji AAS pada Metode Sulfuric
Acid Leaching
Bahan Konsentra
si Nikel (ppm) 10 gram Goethite + H2SO4 1M 98,520 10 gram Goethite + H2SO4 2,5M 72,134 10 gram Goethite + H2SO4 4 106,672 10 gram Goethite + H2SO4 5,5M 96,716 10 gram Goethite + H2SO4 7M 97,724 10 gram Goethite + H2SO4 8,5M 65,210
Gambar 2 Grafik Hubungan Antara konsentrasi larutan HCl dengan kadar nikel Hasil pada Metode Hydrocoric Acid Leaching Berdasarkan hasil uji AAS didapatkan hubungan polynom antara konsentrasi larutan dengan kadar nikel yang terlarut, artinya setiap variasi konsentrasi kemolaran dari H2SO4 mempunyai daya pelarutan logam yang bebeda-beda atau mungkin terdapat unsur pengotor yang ikut terlarut pada saat pelarutan dengan Sulfuric
Acid. Berdasarkan gambar 4.4 grafik hubungna
antara konsentrasi larutan H2SO4 terhadap kadar dengan R= -0,1078 kadar nikel yang paling optimal dalam melarutkan Nikel adalah larutan H2SO4 dengan konsentrasi 4M.
Hasil uji AAS unsur Ni pada metode
Hydrocoric Acid Leaching ditunjukkan pada
Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji AAS pada Metode
Hydrocloric Acid Leaching
Bahan Konsentrasi Nikel (ppm) 10 gram Goethite + HCl 1M 172,97 10 gram Goethite + HCl 2,5M 103,9725 10 gram Goethite + HCl 4M 170,795 10 gram Goethite + HCl 5,5M 307,29 10 gram Goethite + HCl 7M 200,515 10 gram Goethite + HCl 8,5M 185,015 0 5000 10000 15000 0 5 10 ka d ar n ik e l ( gr am /to n )
konsentrasi larutan HCl (Molar)
Hubungan antara konsentrasi HCl dengan Kadar Nikel
4 Gambar 3 Grafik Hubungan Antara konsentrasi larutan H2SO4dengan kadar nikel
Berdasarkan hasil uji AAS didapatkan hubungan polynom antara konsentrasi larutan H2SO4 dengan kadar nikel, artinya setiap variasi konsentrasi kemolaran dari H2SO4 mempunyai daya pelarutan logam yang bebeda-beda atau mungkin terdapat unsur pengotor yang ikut terlarut pada proses pelarutan dengan
Hydrocloric Acid. Berdasarkan grafik 4.4 grafik
hubungan antara konsentrasi larutan H2SO4 dengan kadar nikel dengan R = -0,2453 konsentrasi larutan yang paling optimal dalam melarutkan Nikel adalah larutan H2SO4 dengan konsentrasi 5.5 M.
Hasil pada Metode Titrasi Dimetil Glioksim Dari data yang didapatkan dari proses pelarutan dipilih tiga dengan kadar nikel tertinggi yaitu HCl5.5M, HCl 7 M, dan HCl 8.5 M, kemudian diteruskan dengan titrasi Dimetil
Glioksim untuk mendapatkan endapan nikel.
Dari hasil endapan diperoleh dengan kadar nikel sebagai berikut:
Tabel4. Hasil Uji XRF pada Titrasi Dimetil
Glioksim Bahan DMG Nikel (ppm) Nikel (%) 10 ml HCl 5.5 M 20 ml 307,29 5,98 10 ml HCl 7M 20 ml 200,52 6,53 10 ml HCl 8.5 M 20 ml 185,02 7,03
Karakterisasi Suseptibilitas Magnetik
Endapan yang diperoleh dari hasil titrasi dilakukan karakterisasi suseptibilas magnet. Berikut grafiknya:
Tabel 5 Hubungan antara kadar logam Nikel dengan nilai Suseptibilitas Magnetik
Kadar logam magnetik Besi-Nikel (%) Suseptibilitas magnetik Fe = 89,07 Ni = 5,98 56,033 Fe = 87,32 Ni = 6,53 1589,1 Fe = 85,10 Ni = 7,03 4156,23
Berdasarkan hasil uji suseptibilitas magnetik di atas, didapatkan hubungan linear antara kandungan nikel dengan nilai suseptibilitas magnetiknya. Artinya semakin banyak kandungan nikel yang didapat semakin besar suseptibilitas magnetiknya. Hal ini sesuai dengan persamaan . Berdasarkan nilai suseptibilitas magnetik diperoleh nilai
yang artinya bahwa bahan ini merupakann bahan ferromagnetik.
Pada uji suseptibilitas magnetik ini logam nikel masih bercampur dengan logam besi dan logam yang lain, sehingga menyebabkan jarak nilai suseptibilitas magnetiknya jauh, hal ini juga bisa disebabkan saat pengukurannya. Saat pengukuran volume yang digunakan sangat kecil 0.2 gram sehingga alat sulit mendeteksi letak logam nikel yang ada dalam bahan.
KESIMPULAN
Dari hasil data dan analisis yang didapatkan dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Penggunaan larutan H2SO4 dapat melarutkan
logam nikel dan konsentrasi optimal untuk melarutkan logam nikel pada 4M pada proses ekstraksi nikel dari mineral goethite dengan kadar nikel yang dapat diperoleh sebesar 106,6715 ppm.
2. Penggunaan larutan HCl dapat melarutkan logam nikel dan konsentrasi optimal untuk melarutkan logam nikel pada 5.5M pada proses ekstraksi nikel dari mineral goethite
goethite dengan kadar nikel yang dapat
diperoleh sebesar 307,29 ppm..
3. Kadar nikel pada mineral goethite yang telah di ekstraksi bersifat ferromagnetik, dengan hubungan antara kadar nikel dengan suseptibilitas magnetik sebanding lurus. 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 5 10 ka d ar n ike l ( gr am /t on )
konsentrasi larutan H2SO4 (Molar)
Hubungan antara konsentrasi H2SO4 dengan Kadar Nikel
5 Sesuai dengan kajian pustaka bahwa nikel bersifat ferromagnetik karena nilai suseptibilitas magnetiknya . DAFTAR RUJUKAN
Bradley, Kevin. 2011. Nickel Applications &
Uses. Shanghai: 8th Annual China Nickel
Conference
Cull, Selby. 2009. The Restless Earth: Rocks and
Minerals. New York: Chelsea House
Publisher The Franklin Institute.
Filho, Hélcio José Izário dkk. 2011. State of the
Art and Trends in Atomic Absorption Spectrometry. Brazil:Universidade de São
Paulo
Izzati, Fatiyah. 2013. Analisis Struktur Kristal
dengan Difraksi Neutron (High Resolution Powder Diffractometer – HRPD) dan Difraksi Sinar X (X-ray Diffractometer – XRD. Malang: UM
Goveli, Ahmet. 2006. Nikel Extraxtion from
Gordes Laterites by Hydrochloric Acid leaching. Middle East: Middle East
Technical University
Kusumawati, Astrini Dewi, dkk. 2012.
Pengembangan Metode Karakterisasi
Dielektrik Secara Komperhensif dan
Parsial Batuan Berbasis Tembaga di Daerah Tulungagung untuk Penyusunan Database Sifat Fisis Batuan di Indonesia.
Malang: UM
Lestyowati, Titis. 2013. Pengaruh Rasio Fe3O4:
Fe2O3, Rasio Fe : C dan Ukuran Bulir
Mineral Magnetik pada Suseptibilitas Magnetik Toner. Malang: UM
Marcos A. E. 2006. Magnetic studies of natural
goethite samples from Tharsis, Huelva, Spain. Argentina: Geofísica Internacional (2006), Vol. 45, Num. 4, pp. 219-230
Najah, Afidatun. 2013. Analisis Kuantitatif Data
Difraksi dan Data X-Ray Fluorescence (XRF). Malang: UM
N.W. Brand, et al. 1998. Exploration Model: The
Cawse Shear-Controlled Ni-Oxide And Associated Mn-Co-Ni Deposit, Western Australia. Australia: AGSO journal of
geology &geophysics, 17(4), 81-88
Purwanto, Hadi. 2002. Recovery of Nikel from
Selectively Reduced Laterite Ore by Sulphuric Acid Leaching. Japan: ISIJ
International, Vol. 43 (2003), No. 2, pp.181-186
R. García and A. P. Báez. 2011. Atomic
Absorption Spectrometry (AAS). Mexico:
Universidad Nacional Autónoma de México
Sutisna,T. Deddy dkk. 2006. Perencanaan
Eksplorasi Cebakan Nikel Laterit di Daerah Wayamli, Teluk Buli, Halmahe ra
Timur Sebagai Model Perencanaan
Eksplorasi Cebakan Nikel Laterit di Indonesia. Buletin Sumber Daya Geologi
