## JENERAL

## Jurnal Teknologi Sumberdaya Mineral
Vol. 4, No. 1, 2023
Jurnal hompage://jurnal.unej.ac.id/index.php/JENERAL/index
Presipitasi Mixed Hydroxide Precipitate (MHP) dari Ekstraksi Nikel Laterit Sebagai Bahan Baku untuk Pembuatan Baterai: Tinjauan Proses Pembuatannya 1
Mixed Hydroxide Precipitate (MHP) Precipitation from Laterite Nickel Extraction as a Raw Material for Making Batteries: Review of the Manufacturing Process
Ninasafitri Ninasafitri a,2 , Ayub Pratama Aris a , Kostiawan Sukamto b
a Program Studi S1 Teknik Geologi, Jurusan Ilmu dan Teknologi Kebumian, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo, Jl. Jend. Sudirman No.6 Gorontalo
b Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo, Jl. Jend. Sudirman No.6 Gorontalo

## ABSTRAK
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki cadangan bijih nikel laterit terbesar di dunia. Saat ini bijih nikel laterit berkadar rendah tersebut belum diolah secara maksimal menjadi produk yang bernilai tambah di dalam negeri. Proses ekstraksi yang banyak diterapkan di industri untuk bijih nikel laterit berkadar rendah adalah melalui jalur hidrometalurgi. Produk akhir dari proses hidrometalurgi dapat berupa logam Ni dan Co murni maupun produk antara ( intermediate product ). Salah satu produk antara yang banyak diproduksi adalah presipitat  campuran  nikel-kobalt  hidroksida  atau  dikenal  sebagai  MHP  ( Mixed  Hydroxide  Precipitate ). Presipitasi nikel hidroksida dari larutan hasil pelindian dilakukan pertama-tama dengan mengekstraksi nikel melalui proses pelindian dalam larutan asam  sulfat, tahapan selanjutnya pemisahan besi terlarut dari larutan hasil pelindian. Larutan yang sudah dipresipitasi besi-nya, selanjutnya digunakan dalam percobaan presipitasi nikel hidroksida. Presipitasi MHP dilakukan dengan menambahkan MgO atau NH 3 sebagai agen penetralisasi. Untuk  menghasilkan  MHP  yang  berkualitas  tinggi  proses  pemisahan  besi  dari  larutan  hasil  pelindian  dan presipitasi nikel dan kobalt dari larutan yang telah dipisahkan besinya harus dilakukan pada kondisi tertentu. Beberapa  parameter  yang  harus  dipenuhi  untuk  menghasilkan  produk  MHP  yang  berkualitas  tinggi  yaitu kemurnian larutan umpan, pH, suhu, waktu presipitasi dan penambahan seed .
Kata kunci: Nikel Laterit, Presipitasi, Nikel Hidroksida, Mixed Hydroxide Precipitate (MHP)

## ABSTRACT
Indonesia is one of the countries that has the largest laterite nickel ore reserves in the world. At present, this low grade laterite nickel ore has not been optimally processed into value-added products domestically. The extraction  process  that  is  widely  applied  in  the  industry  for  low  grade  lateritic  nickel  ore  is  through  the hydrometallurgical route. The end product  of the hydrometallurgical process can be either pure Ni and Co metal or an intermediate product. One of the many intermediate products produced is a mixed nickel-cobalt hydroxide precipitate, also known as MHP (Mixed Hydroxide Precipitate). Precipitation of nickel hydroxide from the leaching solution is carried out first by extracting nickel through a leaching process in a sulfuric acid solution, the next step is to separate the dissolved iron from the leached solution. The iron precipitated solution was then used in the nickel hydroxide precipitation experiment. MHP precipitation is carried out by adding MgO or NH3 as a neutralizing agent. To produce high-quality MHP, the process of separating iron from the leaching  solution  and  precipitation  of  nickel  and  cobalt  from  the  solution  from  which  the  iron  has  been separated must be carried out under certain conditions. Several parameters that must be met to produce high quality MHP products are the purity of the feed solution, pH, temperature, precipitation time and addition of seed.
1 Info Artikel: Received: 2 April 2023,  Revised: 16 Juni 2023 , Accepted:  20 Juni 2023, Published: 25 Juni 2023
2 E-mail: ninasafitri@ung.ac.id
Keywords: Nickel Laterite, Precipitation, Nickel Hydroxide, Mixed Hydroxide Precipitate (MHP)

## PENDAHULUAN
Proses pengolahan bijih nikel laterit berkadar rendah dengan jalur hidrometalurgi yang sudah diterapkan di industri di luar negeri antara lain adalah Proses Caron, Pressure / High Pressure Acid  Leaching (PAL/HPAL)  dalam  larutan  asam  sulfat,  dan Atmospheric  Agitation Leaching .  Dengan  kandungan  besi  yang  tinggi  yang  ikut  terlarut  dalam  larutan  hasil pelindian  dengan  asam  sulfat  pada  tekanan  atmosfer,  perlu  dilakukan  proses  pemurnian larutan sebelum dapat dilakukan proses rekoveri nikel dan kobalt dari larutan hasil pelindian. Metode rekoveri nikel dan kobalt dari larutan hasil pelindian atau Pregnant Leach Solution (PLS)  pada  umumnya  yaitu  sebagai  produk  antara  seperti mixed  hydroxide  precipitate (MHP), mixed  sulfide  precipitate (MSP), mixed  oxide , mixed  carbonate maupun  logam murni  melalui solvent  extraction dan electrowinnning (SX-EW)  (Oustadakis  dkk.,  2006; Kose dan Topkaya, 2011; Williams dkk., 2013).
Penentuan  jenis  produk  akhir  proses  pengolahan  nikel  dengan  jalur  hidrometalurgi bergantung pada berbagai aspek yang meliputi aspek teknik dan keekonomian (yaitu modal dan biaya operasional) serta aspek pasar yang menentukan jenis produk akhir yang dianggap yang paling cocok untuk pabrik hidrometalurgi. Apabila akan diproduksi nikel dan kobalt murni dipilih sebagai produk akhir, maka perlu investasi untuk ekstraksi pelarut (SX) dan electrowinning (EW) termasuk energi listrik untuk pabrik electrowinning yang akan dibuat.
Saat ini Indonesia sedang mengembangkan teknologi HPAL untuk mengolah nikel laterit, yang  jumlahnya  sangat  melimpah  di  Indonesia.  Teknologi High  Pressure  Acid  Leaching (HPAL) yang secara komersial lebih disukai dalam mengolah endapan laterit Nikel berkadar rendah  guna  menghasilkan  sejumlah  produk  akhir  seperti Mixed  Hydroxide  Precipitate (MHP), Mixed  Sulfide  Precipitate (MSP)  maupun  katoda  Nikel  murni  dan  sulfat  untuk lithium-ion  batteries .  Proses  HPAL  dapat  menghasilkan  produk  nikel  kelas  satu,  yakni Mixed  Hydroxide  Precipitate (MHP)  dengan  turunannya  berupa  nikel  sulfat  (NiSO 4 )  dan cobalt sulfat (CoSO 4 ) yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dasar baterai kendaraan listrik. Produk nikel sendiri dibagi ke dalam dua kelas, yaitu kelas satu (99,96%) dan kelas dua. Nikel kelas satu dibutuhkan sebagai bahan baku baterai mobil listrik. Sedangkan nikel kelas dua adalah produk nikel dengan kadar di bawah 99,80%, yang umum digunakan untuk produk stainless steel.

## MATERIAL DAN METODE
Presipitasi  nikel  hidroksida  dari  larutan  hasil  pelindian  menggunakan  magnesia  (MgO) sebagai  agen  penetralisasi  dengan  kontrol  pH,  suhu  dan  waktu  presipitasi  untuk mendapatkan  kondisi  terbaik  yang  memberikan  persen  presipitasi  nikel  tertinggi  dengan seminimal  mungkin  pengotor  yang  ikut  terpresipitasi.  Mengacu  pada  penelitian  yang dilakukan Lieberto (2012), presipitasi nikel hidroksida dapat dilakukan dengan tiga reagen yang berbeda (yaitu NaOH, NH 3 dan MgO) dengan menggunakan larutan artifisial Ni-Co- Fe  sulfat  dengan  pembentukan  kompleks  menggunakan larutan  NH 3 25%,  diperoleh  hasil bahwa reagen MgO memberikan persen presipitasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan NH 3 dan NaOH.
Pelindian bijih nikel laterit dilakukan pada tekanan atmosfer di dalam larutan asam sulfat. Setelah dilakukan pelindian, dilakukan proses presipitasi besi dengan reagen penetralisasi. Presipitasi nikel hidroksida dari larutan yang telah dipresipitasi besinya menggunakan (MgO atau  NH 3 )  sebagai  reagen  pengatur  pH  (Safitri  et  al.,  2018). Presipitasi  nikel  hidroksida dilakukan  dengan  kondisi  pH,  suhu,  waktu  presipitasi,  dan  penambahan seed (Kondisi terbaik) . Untuk  menghasilkan  produk  MHP  yang  berkualitas  tinggi  juga  dilakukan karakterisasi  dari  produk  nikel  hidroksida  meliputi  analisis  dengan X-Ray  Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Particle Size Analyzer (PSA) dan  Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).

## Gambar 1 Diagram alir percobaan presipitasi nikel hidroksida

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Presipitasi mixed hydroxide precipitate (MHP) dari larutan hasil pelindian bijih nikel laterit yang  telah  dipresipitasi  besi-nya  adalah  sebuah  metode  yang  telah  mapan  dan  ekonomis untuk  memperoleh  nikel  dan  kobalt  sebagai  produk  antara  (Vaughan  dkk.,  2013).  Proses presipitasi MHP pertama kali diterapkan di Cawse pada tahun 1998. Saat ini berbagai proyek MHP juga dikembangkan di Gordes META (Turki), Ravensthorpe (First Quantum Minerals Ltd),  Vermelho  (Brazil),  Ramu  (Papua  Nugini  dan  Young),  Gunung  Margaret  dan Kalgoorlie (WA). Umumnya, reagen alkali seperti soda kaustik (NaOH), soda ash (Na 2 CO 3 ),
Pelindian Produk MHP Bijih nikel laterit Filtrasi Residu PLS (Pregnant Leach Solution) Pemisahan Besi Terlarut Filtrasi Residu Kaya Besi Larutan Hasil Presipitasi Besi
Presipitasi Nikel Hidroksida (MHP)
MgO, NH 3 atau CaCO 3
slaked lime Ca(OH)2, magnesium hidroksida (Mg(OH) 2 ) dan magnesia (MgO) digunakan untuk  meningkatkan  pH  larutan  dengan  menurunkan  kelarutan  logam  sehingga  nikel  dan kobalt mengendap (Kose dan Topkaya, 2011; Katsiapi dkk., 2010). Magnesia (MgO) adalah agen  penetralisasi  yang  paling  banyak  digunakan  pada  proses  presipitasi  MHP.  Hal  ini karena  magnesia  lebih  murah  jika  dibandingkan  dengan  soda kaustik  dan  soda abu  serta tidak  menghasilkan  produk  yang  terkontaminasi  seperti slaked  lime .  Dalam  proses presipitasi MHP, konsumsi MgO adalah parameter penting untuk keekonomian dari proses ini (Safitri et al., 2018)
MHP biasanya mengandung 15 sampai 25% Ni dengan 0,1-1 % Co, 40-50% moisture (Kyle, 2010).  Masalah  utama  dalam  proses  presipitasi  MHP  adalah  bahwa  MHP  umumnya terkontaminasi dengan Mn, Al, Ca dan MgO yang tidak bereaksi. Selain itu, presipitasi MHP ikut mengendapkan Mn dan perlu dilakukan presipitasi dalam dua tahap untuk mengontrol presipitasi Mn untuk mendapatkan produk yang lebih murni. Kondisi untuk presipitasi MHP dapat  dilihat  melalui  grafik  kesetimbangan  logam-hidroksida  yang  ditunjukkan  pada Gambar 2 Terlihat bahwa ion-ion Mn 2+ dan Mg 2+ mempunyai daerah kesetimbangan yang tidak jauh dari Ni 2+ dan Co 2+ , khususnya apabila aktivitas kedua logam ini cukup tinggi. Hal ini menyebabkan kontaminasi mangan dan magnesium dalam produk MHP. Garis presiptasi Fe 2+ dan Zn 2+ juga menunjukkan bahwa akan ada seng dan besi yang berada pada produk MHP jika logam tersebut berada dalam PLS. Urutan presipitasi ion dari kiri ke kanan (pH rendah ke pH yang lebih tinggi) dimulai dengan presipitasi Fe 3+ Al 3+ , Cr 3+ dan Zn 2+ . Oleh karena itu, proses rekoveri produk antara nikel hidroksida  perlu dilakukan terlebih dahulu eliminasi ion besi, aluminium, seng dan kromium bila logam-logam tersebut terdapat dalam PLS. Gambar 2 menunjukkan grafik logaritma dari konsentrasi ion logam terlarut sebagai fungsi  pH  yang  menunjukkan  kestabilan  logam-logam  hidroksida  pada  suhu  20 o C,  pH larutan sangat berpengaruh pada proses kelarutan dan presipitasi dari logam.
Gambar 2 Grafik logaritma dari konsentrasi ion logam sebagai fungsi pH yang menunjukkan kestabilan logam-logam hidroksida pada suhu 20 o C (Chong dkk., 2013)
Menurut Kyle (2010), presipitasi nikel hidroksida dengan MgO berlangsung melalui reaksi-reaksi berikut:
NiSO 4 + MgO + H 2 O → Ni(OH) 2(s) + MgSO 4 (1)
CoSO 4 + MgO + H 2 O → Co(OH) 2(s) + MgSO 4 (2)
MnSO 4 + MgO + H 2 O → Mn(OH) 2(s) + MgSO 4 (3)
Presipitasi nikel menjadi nikel hidroksida dilakukan dengan penambahan ion OH - dari slurry MgO (Mg(OH) 2 ) sesuai dengan Reaksi 4 :
Ni 2+ + OH - = Ni(OH) 2 (4)
Potensial kimia standard (μ o ), Ni(OH) 2 , Ni 2+ dan OH - dapat digunakan untuk menentukan nilai energi bebas standard presipitasi Ni(OH) 2 sesuai dengan persamaan berikut: ΔG˚ reaksi,298 = μ˚ 298 Ni(OH) 2 - [μ˚ 298 Ni 2+ +  2μ˚ 298 OH - ]                                (5) Diketahui nilai potensial kimia standar untuk Ni 2+ = -11.530 kal, untuk Ni(OH) 2 = -108.300 kal dan untuk OH - adalah -37.595 kal. Sehingga pada energi bebas standar reaksi presipitasi nikel hidroksida pada suhu 25 ˚C atau 298 K adalah:
ΔG˚ reaksi,298 = -108.300 – 11.530 + 2(-37.595) = - 21.580 kal.
Pada aktivitas Ni 2+ dan Ni(OH) 2 sama dengan 1, maka ΔG˚ reaksi,298 = -RT ln { } = -RT.2,303.2.log (a OH - ) = -RT.2,303.2.pOH
-21.580 = -2727,39 pOH pOH = 7,91 pH = 6,09
Dari  perhitungan  di  atas,  dapat  disimpulkan  bahwa  pada  presipitasi  nikel  menjadi  nikel hidroksida dapat dilakukan pada suhu 25 o C dengan pH lebih besar dari 6,09. Presipitasi nikel menjadi nikel hidroksida juga dapat diprediksi dengan menggunakan diagram potensial-pH (Diagram Pourbaix) Ni-H 2 O sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Diagram pourbaix sistems Ni-H 2 O pada 25 ˚C (Kose, 2010)
Proses  MHP  dianggap  lebih  ekonomis  dibandingkan  dengan  MSP  dan  menjadi  pilihan  utama presipitasi Ni sebagai produk antara dalam beberapa tahun terakhir ini. Hal ini karena proses MHP tidak memerlukan penggunaan autoclave dan tidak menggunakan reagen gas hidrogen sulfida yang dianggap berbahaya serta memerlukan oksidatif leaching tekanan tinggi untuk pemurnian presipitat
sulfida.  Pada  kenyataannya  biaya  modal  dari  proses  MHP  kompetitif  dengan  MSP.  Kelemahan presipitasi  dengan  MHP  dibandingkan  dengan  MSP  adalah  kurang  selektif  terhadap  beberapa pengotor  seperti  magnesium  dan  mangan.  Kelebihan  dan kekurangan  proses  presipitasi  MHP  dan MSP ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel  1 Perbandingan  presipitasi mixed  sulphide  precipitate (MSP)  dengan mixed  hydroxide precipitate (MHP) (Vaughan dkk., 2013)
Process Features Mixed Sulphide (Jha et al 1981) (Simons 1988) (Kyle 2010) Mixed hydroxide (White 1998) (Harvey et al 2011) Temperature/Pressure 90-120 0 C
200-1000 kPa H 2 S 50 0 C 101 kPa Air (Atmospheric) Equipment Pressuirsed Reactor, Gas Handling Ambient Pressure Continuous Stirred Tank Reactor Precipitant H 2 S/NaSH, NaOH MgO pH 2.5 7,5 Selectivity for Ni,Co vs. Fe, Al, Mn, Mg Mg, Mn (partially) Reactor scaling High Low Reaction extent >98 % ~90 Stage 1, >98% Stage 2 Single passs residence time 0.5 – 2 hour ~3 hours Seed recycle 100 – 400% ~100% Refining Pressure oxidation leach Atmospheric leach
Contoh  pabrik  yang  melakukan  pengolahan  nikel  dan  kobalt  menjadi Mixed  Hydroxide Precipitate (MHP) adalah pabrik di Cawse, Australia. Diagram alir proses yang digunakan di Cawse ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar  4 Diagram  alir  aplikasi  proses  PAL  di  Cawse,  Australia  dengan  produk  antara Mixed Hydroxide Precipitate (Taylor dan Jansen, 2004)

## KESIMPULAN
MHP  atau Mixed (Ni-Co) Hydroxide Precipitate merupakan  salah  satu  produk  antara berbasis  hidroksida  yang  banyak  di  produksi.  Untuk  menghasilkan  produk  MHP  dengan kemurnian  sesuai  kebutuhan  pasar,  perlu  dilakukan  pemisahan  pengotor  setelah  proses pelindian  dan  proses  presipitasi  MHP  pada  kondisi  tertentu.  Presipitasi  nikel  dan  kobalt sebagai  MHP  dapat  dilakukan  pada  tekanan  atmosfer  menggunakan  reagen  penetralisasi larutan berupa senyawa-senyawa alkali (MgO, NH 3 , CaCO 3 ).
Mixed  Hydroxide  Precipitate (MHP),  yakni  campuran  padatan  hidroksida  dengan kandungan dominan nikel dan kobalt dapat dilakukan pelindian untuk dijadikan prekursor baterai litium. Produk nikel kelas satu, yakni Mixed Hydroxide Precipitate (MHP) dengan turunannya berupa nikel sulfat (NiSO 4 ) dan cobalt sulfat (CoSO 4 ) merupakan bahan baku baterai  kendaraan  listrik  Daya  baterai  yang  dibutuhkan  untuk  kendaraan  listrik  roda  dua sekitar 1,44 KWh dan kendaraan listrik roda empat 60 KWh. Adapun masing-masing KwH dibutuhkan nikel sekitar 0,7 kg, Mangan 0,096 kg, dan Kobalt 0,096 kg.

## DAFTAR PUSTAKA
Chong, S., Hawker, W., dan  James, V. (2013). Selective Reductive Leaching of Oxidised Cobalt Containing Residue. Minerals Engineering , 54, 82–87.
Katsiapi,  A.,  Tsakiridis,  P.  E.,  Oustadakis,  P.,  &  Agatzini-Leonardou,  S.  (2010).  Cobalt recovery  from  mixed  Co-Mn  hydroxide  precipitates  by  ammonia–ammonium carbonate leaching. Minerals Engineering , 23, 643-651.
Kose, C. H., & Topkaya, Y. A. (2011). Hydrometallurgical Processing of Nontronite Type Lateritic Nickel Ores by MHP Process. Minerals Engineering , 24, 396-415. Kose,  C.  H.  (2010). Hydrometallurgical  processing  of  Lateritic  Nickel  Ores .  Thesis  of Metallurgical  and  Material  Engineering,  Graduate  School  of  Natural  and  Applied Science, Middle East Technical University.
Kyle,  J.  (2010). Nickel  laterite  processing  technologies  –  where to  next? .  ALTA  2010 Nickel/Cobalt/Copper Conference, 24 - 27 May.
Lieberto,  Y.  (2012). Studi  Pengendapan  Nikel  Hidroksida  dari  Larutan  Hasil  Pelindian Bijih Nikel Laterit Pulau Gag . Tugas Akhir Program Studi Teknik Metalurgi, Fakultas Teknik Perminyakan dan Pertambangan, Institut Teknologi Bandung.
Oustadakis,  P.,    Agatzini-Leonardou,  S.,  &  Tsakiridis,  P.  E.  (2006).  Nickel  and  Cobalt Precipitation  from  Sulphate  Leach  Liquor  using  Mgo  Pulp  as  Neutralizing  Agent. Minerals Engineering , 19, 1204-1211.
Safitri,  N.,  Mubarok,  M.  Z.,  Meidji,  I.  U.,  Hardi,  J.,  &  Jayadi,  H.  (2021).  Leaching  of limonitic nickel from Sorowako with sulfuric acid at atmospheric pressure. Journal of Physics: Conference Series , 1763 (1), 0–6. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1763/1/012044
Safitri,  N.,  Mubarok,  M.  Z.,  Winarko,  R.,  &  Tanlega,  Z.  (2018).  Recovery  of  nickel  and cobalt as MHP from limonitic ore leaching solution: Kinetics analysis and precipitate characterization.
AIP Conference Proceedings , 1964 . https://doi.org/10.1063/1.5038312
Taylor, A. & Jansen, M. L. (2004). Future Trends in PAL Plant Design for Ni/Co Laterites . International Project Development Services, www.altamet.com.au.
Vaughan,  J.,  Hawker,  W.,  Keating,  T.,  &  Cox,  J.  (2013). Engineering  Aspects  of  The Selective  Acid  Leaching  Process  for  Refining  Mixed  Nickel-Cobalt  Hydroxide . Metallurgy Program, The University of Queensland.
Williams,  C.,  Hawker, W., &  Vaughan,  J.  W.  (2013).  Selective Leaching  of  Nickel  from Mixed Nickel Cobalt Hydroxide Precipitate. Hydrometallurgy , 138, 84-92.