nikel 12 Mei 2008 PENDAHULUAN Nikel ditemukan oleh A. F. Cronstedt pada tahun 1751. Nikel adalah logam berwarna putih keperak-perakan yang berkilat., dan keras dan mulur (dapat ditarik). Ia tergolong dalam logam peralihan. Nikel adalah logam yang keras namun dapat dibentuk. Karena sifatnya yang fleksibel dan mempunyai karakteristik-karakteristik yang unik seperti tidak berubah sifatnya bila terkena udara, ketahanannya terhadap oksidasi dan kemampuannya untuk mempertahankan sifat-sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim, nikel lazim digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel sangat penting dalam pembentukan logam campuran (alloy dan superalloy), terutama baja tidak berkarat (stainless steel). SIFAT-SIFAT NIKEL Sifat fisik - logam putih keperak-perakan yang berkilat, keras - dapat ditempa dan ditarik - feromagnetik - TL : 1420ºC, TD : 2900ºC Sifat kimia - pada suhu kamar, reaksi dengan udara lambat - jika dibakar, reaksi berlangsung cepat membentuk oksida NiO - dengan Cl2 membentuk Klorida (NiCl2) - dengan steam H2O membentuk Oksida NiO - dengan HCl encer dan asam sulfat encer, reaksi berlangsung lambat - dengan asam nitrat dan aquaregia, Ni segera larut Ni(NO3)2 + NO + H2ONi + HNO3 - tidak beraksi dengan basa alkali - bereaksi dengan H2S menghasilkan endapan hitam - dalam larutan akuatik Ni[H2O]62+hijau KARAKTERISTIK Keterangan Umum Unsur Nama, Lambang, Nomor atom nikel, Ni, 28 Deret kimia logam transisi Golongan, Periode, Blok 10, 4, d
Penampilan kemilau, metalik Massa atom 58.6934(2) g/mol Konfigurasi elektron [Ar] 3d8 4s2 Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 16, 2
Ciri-ciri atom Struktur kristal cubic face centered Bilangan oksidasi 2, 3 (mildly basic oxide) Elektronegativitas 1.91 (skala Pauling) Energi ionisasi (detil) ke-1: 737.1 kJ/mol ke-2: 1753.0 kJ/mol ke-3: 3395 kJ/mol Jari-jari atom 135 pm Jari-jari atom (terhitung) 149 pm Jari-jari kovalen 121 pm
Jari-jari Van der Waals 163 pm
Ciri-ciri fisik Fase padat Massa jenis (sekitar suhu kamar) 8,908 g/cm³ Massa jenis cair pada titik lebur 7,81 g/cm³ Titik lebur 1728 K (1455 °C, 2651 °F) Titik didih 3186 K (2913 °C, 5275 °F) Kalor peleburan 17,48 kJ/mol Kalor penguapan 377,5 kJ/mol
Lain-lain Sifat magnetik ferromagnetic Resistivitas listrik (20 °C) 69.3 nΩ•m Konduktivitas termal (300 K) 90.9 W/(m•K) Ekspansi termal (25 °C) 13.4 µm/(m•K) Kecepatan suara (pada wujud kawat) (suhu kamar) 4900 m/s Skala kekerasan Mohs 4.0
-
SUMBER DAN PEMBENTUKAN BIJIH NIKEL Bijih nikel yang utama: • Millerit, NiS • Smaltit (Fe,Co,Ni)As • Nikolit (Ni)As • Pentlandite (Ni, Cu, Fe)S
• Garnierite (Ni, Mg)SiO3.xH2O Nikel wujud secara gabungan dengan belerang dalam millerite, dengan arsenik dalam galian niccolite, dan dengan arsenik dan belerang dalam (nickel glance). Nikel juga terbentuk bersamasama dengan kromit dan platina dalam batuan ultrabasa seperti peridotit, baik termetamorfkan ataupun tidak. Terdapat dua jenis endapan nikel yang bersifat komersil, yaitu: sebagai hasil konsentrasi residu silika dan pada proses pelapukan batuan beku ultrabasa serta sebagai endapan nikel-tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi dengan pirit, pirotit, dan kalkopirit. Pada pelapukan kimia khususnya, air tanah yang kaya akan CO2 berasal dari udara dan pembusukan tumbuh-tumbuhan menguraikan mineral-mineral yang tidak stabil (olivin dan piroksin) pada batuan ultra basa, menghasilkan Mg, Fe, Ni yang larut; Si cenderung membentuk koloid dari partikel-partikel silika yang sangat halus. Didalam 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 kebawah 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 (Ni, Mg)SiO3.xH2O. PROSES PENAMBANGAN Operasi penambangan nikel sebagai tambang terbuka dengan tahapan sebagai berikut: • Pengeboran pada jarak spasi 25 - 50 meter untuk mengambil sample batuan dan tanah untuk mendapatkan gambaran kandungan nikel yang terdapat di wilayah tersebut • Pembersihan dan pengupasan lapisan tanah penutup setebal 10– 20 meter yang kemudian dibuang di tempat tertentu ataupun dipakai langsung untuk menutupi suatu wilayah purna tambang. • Penggalian lapisan bijih nikel yang berkadar tinggi setebal 5-10 meter dan dibawa ke stasiun penyaringan. • Pemisahan bijih di stasiun penyaringan berdasarkan ukurannya. Produk akhir hasil penyaringan bijih tipe Timur adalah -6 inci, sedangkan produk akhir bijih tipe Barat adalah – 4/-2 inci. • Penyimpanan bijih yang telah disaring di suatu tempat tertentu untuk pengurangan kadar air secara alami, sebelum dikonsumsi untuk proses pengeringan dan penyaringan ulang di pabrik. • Penghijauan lahan-lahan purna tambang. Dengan metode open cast mining yang dilakukan sekarang, dimana material dari daerah bukaan baru, dibawa dan dibuang ke daerah purna tambang, untuk selanjutnya dilakukan landscaping, pelapisan dengan lapisan tanah pucuk, pekerjaan terasering dan pengelolaan drainase sebelum proses penghijauan/penanaman ulang dilakukan. PENGOLAHAN NIKEL Proses pengolahan dilakukan untuk menghasilkan nikel matte yaitu produk dengan kadar nikel di atas 75 persen. Tahap-tahap utama dalam proses pengolahan adalah sebagai berikut:
• Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran +25 mm dan – 25 mm. • Kalsinasi dan Reduksi di Tanur Pereduksi untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi. • Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak. • Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen. • Granulasi dan Pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas. PENGOLAHAN BIJI NIKEL LATERIT Bijih nikel laterit merupakan salah satu sumber bahan logam nikel yang banyak terdapat di Indonesia, diperkirakan mencapai 11% cadangan nikel dunia. Bijih nikel yang kandungan nikelnya lebih kecil dari 2% belum termanfaatkan dengan baik. Proses pengolahan bijih nikel laterit kadar rendah pada bijih nikel laterit jenis limonit dan jenis saprolit telah berhasil dilakukan. Selain itu, telah ditemukan cara untuk memperbaiki kinerja proses leaching dengan AAC (Ammonia Ammonium Carbonate ) terhadap bijih nikel laterit kadar rendah yang kandungan magnesiumnya sampai 15 % yaitu dengan penambahan bahan aditif baru seperti kokas dan garam NaCl yang digabungkan dengan aditif konvensional sulfur ke dalam pellet. Pengolahan dengan AAC saat ini mempunyai kelemahan perolehan total nikel dan kobalnya rendah. Kegunaan • Untuk mengolah bijih nikel laterit berkadar rendah • Dapat meningkatkatkan perolehan total nikel dan kobal dari proses leaching dengan AAC, terhadap bijih nikel laterit kadar rendah yang kandungan magnesiumnya (Mg) tinggi. Keuntungan teknis/ekonomis • Ekstraksi kobal dari bijih nikel laterit lebih tinggi dibandingkan proses lain • Pemakaian energi lebih murah karena bahan reduktor yang digunakan adalah batubara • Tidak diperlukan alat pembangkit gas CO atau H2 • Proses reduksi/metalisasi dapat dilakukan secara selektif dan dapat dikontrol dengan mudah • Menghindari oksidasi kembali logam nikel dan kobal dengan dialirkannya gas berkadar oksigen < 1 % selama proses pendinginan • Proses pelarutan cukup dengan menggunakan asam sulfat encer • Unsur besi yang ikut terlarut dapat diperkecil Dapat meningkatkan perolehan total nikel dan kobal yang mencapai 75 – 89,89 % untuk nikel dan 35 – 47,77 % untuk kobal dari proses leaching dengan AAC terhadap bijih nikel laterit kadar rendah yang berkadar magnesium 15 %. EKSTRAKSI Bijih nikel dipanggang di udara menghasilkan NiO, yang kemudian direduksi dengan C menjadi Ni. Nikel biasanya dimurnikan dengan elektrodeposisi namun dalam nikel yang tinggi
kemurniannya tetap dibuat dengan proses karbonil. CO bereaksi dengan Ni yang tidak murni pada suhu 50ºC dan tekanan biasa atau dengan anyaman nikel tembaga dalam keadaan yang lebih kuat menghasilkan Ni(CO)4 yang mudah menguap, di mana logam dengan kemurnian 99,90-99,99 % diperoleh pada komposisi termal 200 º C. SENYAWAAN NIKEL DAN REAKSI A. senyawa Ni (+2), Nikelo Sifat : jika anhidrous memiliki warna kuning jika ada air memiliki warna hijau contoh : [Ni(H2O)6]2+ merupakan hidrat, memiliki warna hijau. 1. NiO dan Ni(OH)2 NiO, nikelo oksida Dipeoleh dari pemanasan Ni(OH)2 / NiCO3 / NiNO3 tanpa udara Sifat : Jika direaksikan dengan alumina akan larut dan membentuk endapan biru nikelo oksida alumina (NiO.Al2O3) Jika direaksikan dengan SnO2 akan membentuk NiO.SnO2 Larutan garam Ni direaksikan dengan larutan alkali akan membentuk Ni(OH)2 yang berwarna hijau 2. NiS Dapat diperoleh degan memanaskan Ni dan S bersama-sama atau garam Ni amoniakal dialiri H2S Sifat: tidak larut dalam asam larut dalam aquaregia (HCl dalam Kalium perklorat) tidak dapat diendapkan dalam larutan asam
B. Ni 3+ dan Ni 4+, Nikeli Diperoleh dengan memanaskan Ni. Karbonat / Ni. Nitrat dengan udara Ni2O3Ni karbonat / Ni nitrat NiO Ni(OH)2 + N2Reaksi dengan amonia : Ni2O3 + NH3 + H2O • Ni2O3 , NIKEL (III) OKSIDA (berupa serbuk hitam atau kelabu Reaksi : menghasilkan endapan hitam biru dipanaskan dengan air brom berlebih /air klor berlebih NaOH / NaHCO3 / Na2CO3 + lar.garam Ni NiO2 . H2O (hitam) + NaClNiCl2 + NaOH + NaOCl NiCl2 + Cl2 + H2ONiO2 + HCl (dengan HCl) NiSO4 + H2O + O2NiO2 + H2SO4 ¬(dengan H2SO4)
PENGGUNAAN NIKEL Karena sifatnya yang fleksibel dan mempunyai karakteristik-karakteristik yang unik seperti tidak berubah sifatnya bila terkena udara, ketahanannya terhadap oksidasi dan kemampuannya untuk mempertahankan sifat-sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim, nikel lazim digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel terutama sangat berharga untuk fungsinya dalam pembentukan logam campuran (alloy dan superalloy), terutama baja tidak berkarat (stainless steel). Sekitar 70% dari produksi nikel digunakan untuk produksi stainless steel, sementara sisanya digunakan untuk berbagai penggunaan industri seperti baterai, baja campuran rendah, campuran berbasis logam nikel, campuran berbasis tembaga, electroplating.elektronika, aplikasi industri pesawat terbang, dan berbagai macam produk lain seperti katalis dan turbin pembangkit listrik bertenaga gas. Beberapa Pengunaan Nikel - Nikrom : 60% Ni, 25% Fe, dan 15% Cr : pembuatan alat-alat laboratorium (tahan asam), kawat pada alat pemanas. - Alnico (Al, Ni, Fe dan Co) : sebagai bahan pembuat magnet yang kuat. - elektroplating (pelapisan besi, tembaga : [Ni(NH3)6]Cl2, [Ni(NH3)6]SO4) - serbuk nikel sebagai katalis seperti pada adisi H2 dalam proses pembuatan mentega, juga pada cracking menyak bumi. - bata alloy :3-5 % Ni + logam lain (keras, elastis) - platinit : baja dengan kandungan 46% Ni yang mempunyai muai yang sama dengan gelas dan invar : baja dengan kadar nikel 35% dengan sedikit Mn dan C. Digunakan sebagai kawat listrik yang ditanam dalam kaca seperti pada bohlam lampu pijar. - Monel : 60% Ni dan 40% Cu : bahan pembuatan uang logam, instrumen tranmisi listrik, dan baling-baling kapal laut. DAFTAR PUSTAKA Cotton, F. A. dan G. wilkinson. 1989. kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press Diaimith, J. 1994. Kamus Lengkap Kimia. Jakarta : Erlangga http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel . akses : 04 april 2008, http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel-laterit . akses : 04 april 2008 http://ms.wikipedia.org/wiki/Nikel . akses : 04 april 2008 http://www.antam.com/News/Publications/AR/annual%20report%202003/index.htm . akses : 04 april 2008 http://www.inovasi.lipi.go.id/baru/index.php . akses : 21 april 2008 http://www.pt-inco.co.id/ind/02_Produk/penambangan.html . akses : 21 april 2008 http://www.pt-inco.co.id/ind/02_Produk/pengolahan.html . akses : 21 april 2008 http://www.pt-inco.co.id/ind/02_Produk/penggunaan.html . akses : 21 april 2008 http://www.pt-inco.co.id/ind/02_Produk/produk.html . akses : 21 april 2008 http://www.tekmira.esdm.go.id/data/Nikel/Ulasan.asp?xdir=Nikel&commId=24&comm=Nikel .
akses : 21 april 2008 Purba, M. dan Soetopo H. 2003.
