Kegiatan pertambangan nikel Pomalaa secara administratif berada dalam wilayah Kecamatan Pomalaa, Kabupaten Kolaka, Sulawesi Tenggara dan secara geografis terletak antara 4°10’00” - 4°27’25” LS dan 121°31’30”-121°39’03” BT. Kegiatan penambangan ini berdasarkan pada Peta Kuasa Pertambangan yang memiliki areal seluas 8.314,8 Ha dan secara teknis dibagi dalam tiga wilayah (front) yaitu daerah tambang utara, daerah tambang tengah dan daerah tambang selatan.
Endapan biji nikel di daerah Pomalaa merupakam endapan bijih laterit, yaitu endapan yang terjadi akibat proses pelapukan batuan atau serpentin, selanjutnya oleh proses transportasi dan akumulasi sehingga terbentuklah endapan biji nikel dan besi.
Di daerah Pomalaa, endapan biji nikel sebagian besar terdapat pada bukit-bukit, terutama pada puncak-puncak dan punggung-punggung bukit. Semakin landai puncak/punggung bukit tersebut, intensitas pelapukan semakin tinggi. Sehingga disamping pembentukan lapisan tanah penutup yang makin tebal, juga semakin besar cadangan yang didapat. Pada umumnya daerah yang landai terbuka banyak didapati vegetasi yang semakin rapat. Struktur daerah bantuan pada lokasi penelitian umumnya terdiri atas urutan pelapisan dari atas ke bawah sebagi berikut :
a. Lapisan tanah penutup: terdiri dari campuran tanah dan biji besi laterit yang berwarna merah-cokelat tua, dengan ketebalan antara bebera sentimeter sampai beberapa meter (rata-rata ± 1 - 2 meter),
b. Lapisan kedua: terdiri dari tanah lapukan berwarnah coklat hingga kuning coklat dengan kadar besi antara 10 – 15% dan kadar nikel antara 1,2 – 2%, dengan tebal lapisan bervariasi.
c. Lapisan ketiga: terdiri dari lapukan lanjut batuan peridorit/serpentin dengan urat-urat garneirit dan krisopras yang berwarna hijau. Tebal lapisan bijih rata-rata 10 – 15 meter, dengan kandungan nikel ± 1,35% dan kadar besi 5 – 15%.
d. Lapisan paling bawah: merupakan batuan dasar (bedrock) yang terdiri dari batuan peridodit/serpentin.
WARNA PROFIL ZONA KE DALAMAN (m) KANDUNGAN UNSUR (% berat total) Ni Co Fe MgO SiO2 Tanah Penutup 0.3-6 <0.8 <0.1 >50 <0.5 <7 Limonit 8-15 0.8-1.5 0.1-0.2 40-50 0.5-5 7-10 Saprolit 5-18 1.5-3 0.02-0.1 10-25 15-35 33-35 Batuan Dasar 0.3 0.01 5 35-45 >35
Sumber : Company Presentation PT INCO Pomalaa 2006
Gambar 5 Struktur umum batuan yang mengandung bijih nikel
Sedangkan pada lokasi penelitian, struktur dan kandungan biji dapat dilihat pada Gambar 6.
Sumber : Company Presentation PT INCO Pomalaa 2006
Gambar 6 Salahsatu penampang struktur batuan lokasi penelitian Proses Terjadinya Nikel
Batuan induk bijih nikel adalah batuan peridotit. Batuan ultrabasa rata-rata mempunyai kandungan nikel sebesar 0,2 %. Unsur nikel tersebut terdapat dalam kisi-kisi kristal mineral olivin dan piroksin sebagai hasil subtitusi terhadap
atom Fe dan Mg. Proses terjadinya substitusi antara Ni, Fe dan Mg dapat diterangkan karena radius ion dan muatan ion yang hampir bersamaan di antara unsur-unsur tersebut. Proses serpentinisasi yang terjadi pada batuan peridotit akibat pengaruh larutan hydrothermal akan merubah batuan peridotit menjadi batuan serpentinit atau batuan serpentinit peroditit. Sedangkan proses kimia dan fisika dari udara, air serta pergantian panas dingin yang bekerja kontinu, menyebabkan disintegrasi dan dekomposisi pada batuan induk.
Pada pelapukan kimia khususnya, air tanah yang kaya akan karbondioksida berasal dari udara dan pembusukan tumbuh-tumbuhan menguraikan mineral-mineral yang tidak stabil (olivin dan piroksin) pada batuan ultrabasa dan menghasilkan Mg, Fe, Ni yang larut. Si cenderung membentuk koloid dari partikel-partikel silika yang sangat halus. Di dalam larutan, Fe teroksidasi dan mengendap sebagai ferri-hydroksida, akhirnya membentuk mineral-mineral seperti geothit, limonit, dan haematit dekat permukaan. Bersama mineral-mineral ini selalu ikut serta unsur cobalt dalam jumlah kecil.
Larutan yang mengandung Mg, Ni, dan Si terus menerus ke bawah selama larutannya bersifat asam, hingga pada suatu kondisi dimana suasana cukup netral akibat adanya kontak dengan tanah dan batuan, maka ada kecenderungan untuk membentuk endapan hydrosilikat. Nikel yang terkandung dalam rantai silikat atau hydrosilikat dengan komposisi yang mungkin bervariasi tersebut akan mengendap pada celah-celah atau rekahan-rekahan yang dikenal dengan urat-urat garnierit dan krisopras. Sedangkan larutan residunya akan membentuk suatu senyawa yang disebut saprolit yang berwarna coklat kuning kemerahan. Unsur-unsur lainnya seperti Ca dan Mg yang terlarut sebagai bikarbonat akan terbawa ke bawah sampai batas pelapukan dan akan diendapkan sebagai dolomit, magnesit yang biasa mengisi celah-celah atau rekahan-rekahan pada batuan induk. Di lapangan, urat-urat ini dikenal sebagai batas petunjuk antara zona pelapukan dengan zona batuan segar yang disebut dengan akar pelapukan (root of weathering). Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan bijih nikel laterit ini adalah:
a. Batuan asal. Adanya batuan asal merupakan syarat utama untuk terbentuknya endapan nikel laterit, macam batuan asalnya adalah batuan ultrabasa. Dalam hal ini pada batuan ultrabasa tersebut terdapat elemen Ni yang paling banyak diantara batuan lainnya dan mempunyai mineral-mineral yang paling mudah lapuk atau tidak stabil, seperti olivin dan
piroksin serta mempunyai komponen-komponen yang mudah larut dan memberikan lingkungan pengendapan yang baik untuk nikel.
b. Iklim. Adanya pergantian musim kemarau dan musim penghujan dimana terjadi kenaikan dan penurunan permukaan air tanah juga dapat menyebabkan terjadinya proses pemisahan dan akumulasi unsur-unsur. Perbedaan temperatur yang cukup besar akan membantu terjadinya pelapukan mekanis, dimana akan terjadi rekahan-rekahan dalam batuan yang akan mempermudah proses atau reaksi kimia pada batuan.
c. Reagen-reagen kimia dan vegetasi. Yang dimaksud dengan reagen-reagen kimia adalah unsur-unsur dan senyawa-senyawa yang membantu mempercepat proses pelapukan. Air tanah yang mengandung karbondiokasida memegang peranan penting didalam proses pelapukan kimia. Asam-asam humus menyebabkan dekomposisi batuan dan dapat merubah pH larutan. Asam-asam humus ini erat kaitannya dengan vegetasi daerah. Dalam hal ini, vegetasi akan mengakibatkan:
1. penetrasi air dapat lebih dalam dan lebih mudah dengan mengikuti jalur akar pohon-pohonan.
2. akumulasi air hujan akan lebih banyak. 3. humus akan lebih tebal.
Keadaan ini merupakan suatu petunjuk, dimana terdapat hutan lebat pada lingkungan yang baik akan terdapat endapan nikel yang lebih tebal dengan kadar yang lebih tinggi. Selain itu, vegetasi dapat berfungsi untuk menjaga hasil pelapukan terhadap erosi mekanis.
d. Struktur. Struktur yang sangat dominan yang terdapat di daerah Polamaa ini adalah struktur rekahan atau kekar (joint) dibandingkan terhadap struktur patahannya. Seperti diketahui, batuan beku mempunyai porositas dan permeabilitas yang kecil sekali sehingga penetrasi air sangat sulit, maka dengan adanya rekahan-rekahan tersebut akan lebih memudahkan masuknya air dan berarti proses pelapukan akan lebih intensif.
e. Topografi. Keadaan topografi setempat akan sangat mempengaruhi sirkulasi air beserta reagen-reagen lain. Untuk daerah yang landai, maka air akan bergerak perlahan-lahan sehingga akan mempunyai kesempatan untuk mengadakan penetrasi lebih dalam melalui rekahan-rekahan atau pori-pori batuan. Akumulasi endapan umumnya terdapat pada daerah-daerah yang landai sampai kemiringan sedang. Hal ini menerangkan
bahwa ketebalan pelapukan mengikuti bentuk topografi. Pada daerah yang curam, secara teoritis jumlah air yang meluncur (run off) lebih banyak daripada air yang meresap ini dapat menyebabkan pelapukan kurang intensif.
f. Waktu. Waktu yang cukup lama akan mengakibatkan pelapukan yang cukup intensif karena akumulasi unsur nikel cukup tinggi.
Sistem Penambangan
Sistem penambangan yang diterapkan pada perusahaan penambangan nikel Pomalaa adalah sistem tambang terbuka (open cut mining). Kegiatan penambangan dimulai dengan pengupasan tanah penutup (stripping overburden) yang dilakukan pada lapisan tanah penutup. Biasanya dilakukan bersama-sama dengan pembabatan (clearing) dan menggunakan alat dorong (bulldozer). Pengupasan tanah penutup ini bertujuan untuk menyikap bijih nikel.
Tahap Prakonstruksi (Eksploitasi)
Pada tahap ini, kegiatannya berupa survei lapangan dan penelitian geoteknik, serta kompensasi penggunaan lahan. Uraian kegiatan-kegiatan tersebut dan kaitannya dengan dampak lingkungan diuraikan sebagai berikut :
a. survei lapangan dan penelitian geoteknik.
Kegiatan survei lapangan, pemetaan dan eksplorasi awal berupa pemboran serta testpit. Sementara penelitian geoteknik berupa penyeledikan batuan, tanah dan daya dukungnya yang akan digunakan dalam kegiatan eksplorasi. Dampak lingkungan yang akan timbul akibat kegiatan ini adalah perubahan persepsi masyarakat sekitar wilayah kontrak karya.
b. Kompensasi penggunaan lahan.
Tahap Konstruksi (Persiapan Eksploitasi)
Pada tahap ini, kegiatan-kegiatan yang dilakukan adalah mobillisasi dan demobilisasi peralatan, penambahan dan peningkaatan jalan tambang, pembangunan sarana penunjang, pengupasan tanah penutup (overburden) dan penumpukan tanah penutup.
Sumber : Company Presentation PT INCO Pomalaa 2006
Gambar 7 Struktur dan komposisi lahan sebelum penambangan Uraian kegiatan pada tahap ini adalah sebagai berikut :
a. Mobilisasi dan demobilisasi peralatan
Untuk melaksanakan kegiatan eksplorasi yang dimulai dengan peningkatan spesifikasi jalan tambang dan pembukaan lahan diperlukan berbagai jenis peralatan. Peralatan untuk kegiatan tersebut antara lain truk, bulldozer, excavator, grader/whell dozer dan compactor/drum roller serta drilling unit. Peralatan tersebut perlu dimobilisasi dan didemobilisasi dari satu lokasi kegiatan ke lokasi kegiatan yang lainnya yang juga memerlukan waktu yang tidak sedikit selama tahap konstruksi berlangsung. Dampak lingkungan yang ditimbulkan dari kegiatan ini adalah penurunan kualitas udara akibat debu yang meningkat dan gangguan kebisingan dan getaran yang bisa mengakibatkan gangguan terhadap kesehatan masyarakat. b. Pembangunan dan peningkatan jalan tambang
Kegiatan pembangunan dan peningkatan jalan tambang dimaksudkan untuk menambah, memperluas dan meningkatkan kualitas jalan tambang yang telah ada sebelumnya. Dampak yang timbul akibat kegiatan ini antara lain perubahan komponen ruang lahan dan tanah, penurunan kualitas udara, gangguan berupa getaran, perubahan iklim mikro, gangguan terhadap siklus hidrologi, peningkatan erosi tanah dan sedimentasi, penurunan kualitas air. c. Pembukaan lahan
Pembukaan lahan dilakukan untuk membersihkan lokasi penambangan yang masih tertutup vegetasi. Akibat kegiatan tersebut maka akan terjadi dampak lingkungan berupa perubahan komponen ruang, lahan dan tanah, penurunan kualitas udara gangguan berupa getaran, perubahan iklim mikro, gangguan terhadap siklus hidrologi, peningkatan erosi tanah dan sedimentasi, penurunan kualitas air, gangguan terhadap biota darat (flora dan fauna) dan gangguan terhadap biota perairan.
d. Pembangunan sarana penunjang
Pembangunan sarana penunjang berupa pembangunan fasilitas akomodasi, perkantoran dan laboratoriun.
Tahap Operasional (Eksploitasi)
Kegiatan-kegiatan dalam tahapan eksploitasi adalah sebagai berikut : a. Pengupasan tanah penutup (overburden)
Pengupasan tanah penutup (overburden) berupa pengupasan tanah pucuk (top soil) dan penggalian tanah penutup yang menutupi lapisan yang mengandung bijih nikel. Akibat kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan pada komponen ruang, lahan dan tanah, penurunan kualitas udara gangguan berupa bising dan getaran, gangguan terhadap siklus hidrologi, peningkatan erosi tanah dan sedimentasi, penurunan kualitas air, gangguan terhadap biota perairan.
b. Penimbunan tanah penutup
Penimbunan tanah penutup, terutama tanah pucuk dilakukan karena akan digunakan sebagai material reklamasi dan reboisasi pada tahap pasca penambangan. Akibat kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan pada komponen ruang, lahan dan tanah, penurunan kualitas udara gangguan berupa bising dan getaran, gangguan terhadap siklus hidrologi, peningkatan erosi tanah dan sedimentasi, penurunan kualitas air, gangguan terhadap biota perairan.
c. Penambangan biji
Penambangan bijih merupakan kegiatan eksploiasi lapisan yang mengandung bijih nikel setelah tanah penutupnya dikupas. Akibat
kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan pada komponen ruang, lahan dan tanah, penurunan kualitas udara gangguan berupa bising dan getaran, gangguan terhadap siklus hidrologi, peningkatan erosi tanah dan sedimentasi, penurunan kualitas air, gangguan terhadap biota perairan.
d. Penyaringan
Pada tahap ini, material tambang hasil eksploitasi disaring/dipilah antara material yang kandungan nikelnya tinggi dengan yang rendah. selanjutnya material ini dikumpulkan untuk diangkut ke tempat penampungan (stockpile) melalui jalan produksi. Akibat kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan berupa penurunan kualitas udara, gangguan berupa bising dan getaran.
e. Pengangkutan
Aktivitas berupa pengangkutan material tambang dari lokasi tambang ke tempat penampungan (stockpile) melalui jalan produksi. Akibat kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan berupa penurunan kualitas udara gangguan berupa bising dan getaran. f. Penimbunan Bijih
Penimbunan bijih dilakukan di tempat penampungan (stoskpile). Kegiatan ini menggunakan alat-alat berat berupa buldozer dan escavator. Akibat kegiatan tersebut, maka akan terjadi dampak lingkungan berupa penurunan kualitas udara gangguan berupa bising dan getaran.
Tahap Pra Olahan
Bahan yang terdiri dari bijih nikel, antracyte, batubara dan kapur sebelum diumpan ke dalam rotary klin terlebih dahulu mengalami pekerjaan di ore handling.
a. Ore Handling,
Pekerjaan ini meliputi transportasi, penghancuran, penyimpanan dan penimbangan dengan urutan sebagai berikut :
1. Biji nikel basah yang berasal dari lokasi penambangan yang telah ditimbun di stock yard pabrik diumpan ke dalam shake out machine (SOM) sesuai dengan komposisi yang diinginkan.
2. Bijih dengan kandungan air 33 % selanjutnya diangkut ke rotary dyer untuk dikurangi kadar airnya dengan suhu 900 °C, dengan media pemanasnya adalah batubara dan heavy oil/MFO, sehingga ore yang keluar dari rotary dryer diharapkan kadar airnya tinggal 21 – 23% 3. Selanjutnya biji yang telah kering diangkut dengan belt conveyor ke
riffle flow screen (RFS) untuk memisahkaln material yang berukuran +5 cm. Batuan yang -5 cm selanjutnya diangkut dengan belt converyor ke penampung sementara (bin). Sedangkan material yang berukuran +5 cm dihancurkan dengan menggunakan impeler breaker sehingga diperoleh ukuran yang diinginkan yaitu -5 cm dan selanjutnya di angkut ke bin.
4. Untuk batu kapur, batu bara, anthracit langsung diangkut dari hopper menuju bin-bin yang mempunyai kapasitas 70 ton secara terpisah. 5. Pada setiap bin dilakukan penimbangan untuk mendapatkan
komposisi bahan baju yang sesuai untuk proses peleburan. b. Proses Kalsinasi
Bahan baku untuk proses kalninasi antrasit 25 - 37,5 kg, batubara 10 – 15 kg dan batu kapur 40 kg. Setelah ditimbang, kemudian diangkut dengan belt conveyor ke dalam rotary klin (tanur putar) untuk proses kalsinasi. Produknya dinamakan “calcine” yang terdiri dari calcine ore, calcine limeston, calcine anthracite serta calcine batubara.
Sumber : Company Presentation PT INCO Pomalaa 2006
Gambar 8 Alur proses peleburan nikel Tahap Peleburan
Peleburan (smelting) adalah proses reduksi bijih sehingga menjadi logam unsur yang dapat digunakan berbagai macam zat seperti karbid, hidrogen, logam aktif atau dengan cara elektrolisis. Pemilihan zat peredusi ini tergantung dari kereaktifan masing-masing zat. Makin aktif logam makin sukar direduksi, sehingga diperlukan pereduksi yang lebih kuat.
Logam yang kurang aktif seperti tembaga dan emas dapat direduksi hanya dengan pemanasan. Logam dengan kereaktifan sedang, seperti besi, nikel dan timah dapat direduksi dengan karbon. Sedangkan logam aktif seperti magnesium dan alumunium dapat direduksi dengan elektrolisis. Seringkali proses peleburan ditambah dengan fluks, yaitu suatu bahan yang mengikat pengotor dan membentuk zat yang mudah mencair yang disebut terak/slag/tailing.
Pada penambangan nikel di Pomalaa, proses peleburan dilakukan dalam dapur listrik (electric smelting furnace) yang berkapasitas 100 ton/jam, dengan keperluan listrik 18 megawatt pada temperatur 1.600 °C. Dapur listrik yang digunakan mempunyai diameter 15 m yang bagian dalamnya dilapisi dengan batuan tahan api jenis magnesia brick. Dalam dapur listrik terjadi proses
peleburan calcine dan reduksi semua oksida yang terkandungan dalam bijih oleh fixed carbon antracine/batubara. Reaksi yang terjadi di dalam dapur listrik adalah:
NiO + C → Ni + CO (95 % Ni tereduksi) CoO + C → Co + CO (95 % Co tereduksi) Fe2O3 + 3C → 2FeO + 3CO (100 % Fe2O3 tereduksi) FeO + C → Fe + CO (60 % FeO tereduksi) SiO2 + C → Si + 2CO (2 % SiO2 tereduksi) Cr2O3 + 3C → 2Cr + 3CO (20 % Cr2O3 tereduksi) P2O5 + 5C → 2P + 3CO (90 % P2O5 tereduksi) MnO + C → Mn + CO (20 % Mn tereduksi)
Oksida-oksida di dalam biji (calcine) yang tidak tereduksi akan diikat oleh CaO dari batu kapur dan membentuk slag. Unsur-unsur logam yang terbentuk dari hasil oksida logam akan membentuk logam ferronikel. Pemisahan antara logam ferronikel dan slag dalam dapur listrik berlangsung karena perbedaan berat jenis antara slag dan ferronikel. Slag dengan berat jenis sekitar 2,26 akan membentuk lapisan sebelah atas, ferronikel yang mempunyai berat jenis 6,9 akan membentuk lapisan bawah. Tebal lapisan slag dalam dapur listrik mancapai 1 – 1,5 m sedang lapisan ferronikel berkisar antara 40 – 50 cm. Untuk memisahkan nikel dengan slag, slag dikeluarkan dari dapur listrik mempunyai kandungan nikel ±1,7% dengan temperatur 1.550 °C dan dialirkan ke kolam sedimen yang kemudian disemprotkan dengan air sehingga tergranulasi menjadi buturan-butiran berukuran 5 cm. Setelah slag ini dingin, sebagian digunakan masyarakat untuk menimbun pantai yang dikenal dengan nama “pantai slag” dan kadangkala juga digunakan sebagai bahan pengeras jalan.
Tahap Pemurnian
Pemurnian (refining) adalah penyesuaian komposisi kotoran dalam logam kasar. Beberapa cara pemurnian yang umum dilakukan adalah sebagai berikut :
a. Elektrolisis, misalnya pemurnian tembaga dan nikel. b. Destilasi, misalnya pemurnian seng dan raksa. c. Peleburan ulang, misalnya pemurnian besi.
d. Pemurnian zona, yaitu suatu cara modern yang dilaksanakan dalam pemurnian logam.
Untuk proses pemurnian yang berasal dari proses peleburan pada pabrik pertambangan nikel Pomalaa dilakukan dengan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :
a. Desulfurisasi
Desulfurisasi adalah proses penghilangan sulfur dengan menggunakan calsiun carbide (CaC2) dan soda ash (NaaCO3) yang menghasilkan ferronikel karbon tinggi. Prosesnya dimulai dengan mencampurkan crude metal dengan carbide dan soda ash kemudian diaduk dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi reaksi yang menghasilkan CaS dan Na2S.
b. Shakin Converter
Pada tahap ini ferronikel karbon tinggi dalam tanur goyang (shakin converter) dialiri gas oksigen yang bertujuan untuk menghilangkan unsur karbon, silica, kromium dan flourit. Sebagai bahan pemurni digunakan adalah batu gamping dan flourit yang berfungsi sebagai bahan pembuang oksida kemudian ditambahkan ferrosilicon dan alumunium. Produk ferronikel yang dihasilkan oleh perusahaan tambang nikel di Pomalaa terdiri dari 70% ferronikel karbon rendah dan 20% ferronikel karbon tinggi. Hasil akhir pada tahapan ini adalah ferronikel dengan karbon rendah.
