gambar skema kerja industri nikel

Flow Chart 

Skema Kerja Industri Nikel

Pengolahan bijih nikel biasanya menggunakan metode Ellkem dengan jenis proses produksi continous dimana prosesnya terdisri dari beberapa tahap yakni:

1.    Tahap praolahan (Ore Preparation)

2.    Tahap peleburan (Smelting)

3.    Tahap pemurnian (Refining)

4.    Tahap pencetakan dan pengepakan (Casting)

3.2.1   Tahap Praolahan

Tahap praolahan yang dilakukan bertujuan untuk mempersiapkan bijih sebelum memasuki proses peleburan. Hal ini dilakukan agar bijih yang masuk ke peleburan memenuhi berbagai persyaratan yang telah ditentukan. Syarat-syarat tersebut antara lain menyangkut ukuran, kadar bijih, Moisture Content (MC) atau air lembab, LOI (Lost Of Ignation) atau air kristal dan lain-lain.

Bahan baku yang terdiri dari bijih nikel , anthrasit, dan batu bara sebelum diumpankan ke rotary kiln terlebih dahulu mengalami proses ore belending, ore handling pada rotary dryer dan tahap kalsinasi pada rotary kiln.

1.    Ore Blending

Penanganan bijih mencangkup proses penerimaan bijih dan penampungan bijih. Setelah proses penambangan wet ore (bijih basah) yang diperolah dibawa kedepartemen bahan baku. Pada proses ore blending ini, ukuran bijih basah masih beragam dengan MC, sekitar 28-30%. Setelah dianalisa, kemudian ditentukan persentase pencampuran bijih yang digunakan sebagai umpan.

2.    Ore Handling

Proses ore handling meliputi : Ore receiving, ore drying, ore sizing, dan ore mixing.

·      Ore Receiving

Bijih nikel basah (wet ore) dimasukkan ke SOM (Shake out machine), akan terpisah secara manual lewat saringan yang erukuran ≤ 15-20cm akan ditampung dalam loading hopper yang selanjutnya ditranportasikan oleh belt conveyor kerotary dryer. Sedangkan bijih yang berukuran > 20cm tidak dipergunakan.

·      Ore Drying

Proses pengeringan bijih dilakukan kerotary dryer. Rotary dryer memiliki dimensi panjang 30 m dan diameter 3,20 mdengan putaran 1,5 rpm rotary dryer ini digerakkan oleh motor penggerak. Proses ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air lembab (MC) dalam bijih sekitar 30-40% menjadi 21± 1%. Penentuan MC menjadi 21 – 23 % dikarenakan karena pada kondisi tersebut yang paling baik dihasilkan dan untuk keawetan mesin.  Proses pengerigan dalam rotary dryer berlangsung sekitar 30 menit. Bahan bakar yang digunakan untuk rotary dryer adalah batu bara sebagai bahan bakar utama dan minyak sebagai bahan bakar penunjang. Pemilihan batu bara dikarenakan biayanya murah dan mudah didapatkan. Pengeringan bijih diakibatkan oleh terjadinya kontak langsung antara udara panas dari burner dengan bijih dalam suatu tanur yang berputar.

Pemanasan dalam rotary dryer berlangsung secara parallel flow artinya aliran udara panas dari burner searah dengan arah aliran masuk material. Temperatur udara panas yang masuk pada rotary dryer sekitar 400^oC-800^oC dan disesuaikan dengan kadar air yang terkandung dalam ore. Pengeringan dalam rotary dryer akan menghasilkan gas, disamping material kering, gas buang yang mengandung debu dan abu akan masuk kedalam multicyclone untuk dikumpulkan, sementara gas yang ringan akan tertarik oleh exhaust fan untuk kemudian dibuang keatmosfir melalui stack.

·      Ore Sizing

Debu yang terkumpul dari multicyclone akan tertarik ke double flap, jatuh ke dust belt conveyor dan kemudian menuju ke belt conveyor yang berisi bijih hasil pengeringan yang akn menuju ke vibrating screen, untuk selanjutnya mengalami proses penyaringan dengan ukuran < 30 mm dan untuk sementara ukuran > 30 mm akan masuk kedalam impeller breaker untuk proses crushing.penentuan ukuran tersebut dikarenakan pada ukuran tersebut maka kadar LOI yang terdapat pada material lebih mudah tereduksi.

·      Ore Mixing

Dari belt conveyor material akan masuk ke shuttle conveyor dan selanjutnya akan masuk kedalam 7 buah bin yang masing-masing berkapasitas 120 ton. 2 bin akan digunakan sebagai tempat penampungan ore dan selanjutnya akan diumpankan ke rotary kiln setelah mengalami proses pencampuran dengan sub material lainnya yaitu batu bara, anthrasit dan limestone. Penggunaan batu bara dan anthrasit sebagai bahan pereduksi, sedangkan batu bara kapur berfungsi untuk melindungi dinding ladle yang terdiri dari batu tahan api (brick) agar tidak cepat aus. 1 bin yang lainnya digunakan untuk pencampuran dalam pembuatan pellet. 3 bin lainnya dengan kapasitas 70 ton untuk menampung limestone, anthrasit, coal dan 1 bin sebagai cadangan. Semua material dari setiap bin akan dialirkan masing-masing melalui sebuah belt conveyor yang dilengkapi timbangan (poidmeter). Dengan menggunakan poidmeter (constant feed weigher), material yang sudah di tampung dalam bin yaitu : conditioned ore, anthrasit, limestone dan coal, ditimbang secara otomatis dan dengan setting yang telah ditentukan. Campuran bijih kering, batu kapur, anthrasit dan batu bara akan diumpankan ke dalam rotary kiln dengan menggunakan belt conveyor.

·      Tahap Kalsinasi

Materal yang sudah tercampur seperti ore drayer, antrasit, limestone dan coal yang telah di timbang di poidmeter, di angkut oleh belt conveyor ke rotary klin untuk mengalami proses kalsinasi, rotary kiln di lengkapi dengan burner pada ujungnya,udara panas yang di hembuskan berlawanan arah dengan laju material yang masuk. Proses kalsinasi ini bertujuan untuk mengurangi kadar LOI (lost of ignition) ≤ 0,01 kadar LOI yang tinggi akan menganggu kestabilan dalam tanur yang mengakibatkan goncangan yang kuat di dalam tanur. Rotary kiln memiliki dimensi panjang 90 untuk FeNi I dan II,sedangkan FeNi III 110 m , diameter 3 m dan kemiringan 2^o Dengan heavy oil burner, bijih dapat dikalsinasikan sebanyak 55 ton/jam pada temperatur 900-1000^oC. Didalam tanur putar ini,terjadi pre- reduction terhadap bijih. Batu bara, dan antransit berfungsi sebagai reductor sedangkan batu kapur mengatur basicity

Kecepatan tanur putar di atur dengan varable speed couupling yang di dinginkan dengan air, bila air pendngin gigi kurang dari jumlah yang di tentukan,maka tanur putar tidak dapat berhenti dengan sendirinya.

Pemasuakan bahan kedalam tanur putar di lakukan dari lubang pemasukan pada bagian atas dari dust chamber. Untuk mencegah supaya bahan-bahan tidak masuk kedalam dust chamber dipasang and plate.

Selain pre-reduction, juga terjadi proses penghilangan moinsture content (MC) dan lost on ignition (LOI) yang masih terkandung di didalam biji, jika, masi terdapat kangdungan LOI di dalam biji, maka pada saat peleburan akan terjadi ledakan ledakan (boiling) akibat terjadinya penguapan air secara extrim.

Campuran biji di dilkasinasi pada suhu ± 900^o. Rotary kiln yang di gunakan memiliki ketebalan lapisan refraktory ± 20 cm yang utama berupa magnesia brick (MGO) yang di lengkapi dengan burner yang terpasang padaujung pengeluaran. Dengan demikian pemanasan dalam rotary kiln berlangsung secara counter current ( aliran udara panas berlawanan dengan aliran material yang masuk ) sehingga gradient suhu cenderung meningkat menuju titik terpanas.

3.2.2   Tahap Peleburan

Proses peleburan adalah proses di mana calcine hsil dari proses kalsinasi pada rotary kiln diolah dalam tanur listrik untuk memisahkan crude FeNi dengan slag melalui proses reduksi.proses peleburan di lakukan dalam tanur listrik yang berkapasitas 25 MVA untuk 1,40 MVA untuk 2,  dan 60 MVA untuk yang 3 bagaian dalamnya di lapisi brick. Calcine yang di hasilkan dengan temperatur ≥450^oC sebelum di umpankan dalam tanur listrik diangkut dengan menggunakan sistem container car, kemudia di angkat ke atas dengan menggunakan over head crane dan di tampung dalam 10(sepuluh ) buah top bin yang berkapasitas masing-masing 50 ton, yang terpasang di lantai bangunan tanur listrik. Dari top bin calcine diumpankan kedalam tanur listrik melalui  chute yang kakinya memasang mengelilingi  tanur listrik. Dalam tanur listrik terjadi peleburan calcine dan menyelesaikan produksi senyawa yang terdapat di dalam bijih oleh fixed carbon. Dari leburan itu terbentuk dua fase yaitu, fase cair yaitu fase slag dan fase metal/ Nikel. Slag berperan penting dalam mengatur komposisi logam cair karena merupakan bahan perantara terjadinnya reaksi kimia

Unsur yang terbentuk dari hasil reduksi di dalam bijih adalah logam ferronikel. Pemisahan antara logam ferronikel dan slag di dalam unsur adalah lapisan atas adalah slag dengan tebal lapisan mencapai 1-1,5 m, sedangakn lapisan logam ferronikel berkisar antara 40-80 cm. Slag di keluarkan dari tanur listrik setiap 90,000 KWh sebanyak 90 ton dengan temperatur kira- kira 1550^o C dan di alirkan ke dalam kolam air sehingga tergranilasi menjadi butir butiran yang berkurun 5-10 cm . logam (metal) ferronikel di keluarkan dalam tanur listrik. Logam ini di sebut   crude ferronikel yang masih perlu di murnikan di dapartemen pemurnian untuk mendapatkan ferronikel dengan komposisi sesuai permintaan.

Tahap peleburan ada 3 yaitu meleburkan kalsin dengan menggunakan energi listrik, mereduksi kalin dimana nikel & ferronikel yang terpisah.

3.2.3   tahap pemurnian

Tahap pemurnian bertujuan untuk memurnikan crude feni menjadi metal feni (produk) sesusai setandar produk. Proses pemurnian terdiri dari dua proses yaitu :

1.    Proses De-sulfurisasi (De-S)

Proses De-sulfurisasi adalah proses rhein stall yaitu menambahkan carbid dan soda ash untuk mengikat sulfur yang terkandung dalam cairan ferronikel yang bertujuan untuk mengurangi kandungan sulfur dari sekitar 0,3% menjadi di bawah 0,03%(karbon tinggi) atau di bawah 0,02%  (karbon rendah)

Bahan yang di gunakan yaitu :

·      Calsium carbide             ± 200 kg/heat

·      Soda ash                                    ± 10 kg/heat

·      Fluor spar                       ± 10 kg/heat

Bahan- bahan tersebut di gunkan untuk mengikat sulfur pada proses De-S. Prosesnya yaitu crude feni Dicampur dan di aduk dengan calsium carbide, soda ash, fluor spar dalam satu ladle yang di sebut shaking conventer dengan kapasitas 16 ton feni. Proses De-S ini berlangsung sekitar ± 35 menit. Temperatur metal selama  proses harus berkisar ± 1350^o C. Hasil proses ini akan menghasilkan metal feni high carbon dan low carbon

Tabel. 1 Hasil proses De-sulfurisasi cairan logam ferronikel dengan kandungan karbon tinggi

	Ni	Co	C	Si	P	S	Cr	Mn	Cu
Ingot	18	0,33	2,22	2,22	0,02	0,007	1,65	0,06	0,009
shot	18	0,32	2,22	2,22	0,023	0,012	1,65	0,05	0,009

2.    Proses Oksidasi

Proses oksidasi bertujuan untuk mengurangi kandungan carbon sekaligus juga brfungsi mengurangi kandungan Si, P, dan Cr.

Proses oksidasi terjadi dari:

·      Proses oksidasi di lakukan pada produk low carbon untuk menurunkan kadar silica, fosfor melalui proses peniupan oksigen ke dalam crude feni dengan menggunakan bahan:

-       oksigen

-       kapur bakar dan batu kapur berfungsi untuk mengontrol basicity dan temperatur

·      Proses De-silikonisasi yaitu proses menghilangakan kandungan silica dalam crude feni< 0,05. Jika kadar silica dalam crude feni tinggi maka proses De-siliconisasi berlangsung dua kali

·      Proses de-carbonisasi yaitu proses penghilangan kandungan pengotor seperti 1,5%c, 0.3% si dan 0,8% cr di dalam crude feni yang akan di murnikan untuk mendapatkan kadar yang diinginkan melalui peniupan oksigen

·      Proses de-phosporisasi,yaitu proses penghilangan kadar fosfor dalam crude feni fosfor ini akan mengalami oksidasi yang di ikat oleh cao untuk membentuk slag

·      Proses Oksidasi berlangsung ±1,5 jam dengan temperatur crude feni ±1450oc. Proses ini mengahilkan metal feni dan slag di mana slag tersebut akan di buang

REAKSI OKSIDASI

C_(S)  +O_2(G) → CO_2(G)

SI_(S) + O_2(G)→ SIO_2(G)

2/5P_2(S)+ O_2(G) → 2/5P₂O_5(G)

Hasil dari proses oksidasi cairan logam ferronikel dengan kandungan karbon rendah slag akan terbentuk pada lapisan atas, dan di lakukan slag skimming.

3.2.4   Proses Percetakan

Metal FeNi yang telah mengalami pemurnian selanjutnya di bawah ke dapartement casting untuk di cetak dalam bentuk yang di inginkan oleh pembeli.

 Hasil cetakan  yakni berupa ingot dan  shot metal dari hasil pemurnian di masukan ke dalam ladle ingot dan shot yang kemudian di tuang kedalam masing masing cetakan. Namun berbeda dengan produk shot, shot metal dituang kedalam kolam granulasi dengan kecepatan penuangan 800 -1200 kg/menit. Besamaan dengan itu di semprotkan dengan air bertekanan tinggi dai jat pump sehingga akan terbentuk granul atau bulatan. Metal yang sudah berbentuk shot yang ada dalam granulasi di transfer oleh belt conveyor ke alat pengering dan di masukan ke dalam pengayak putar dan selanjutnya di tampung dalam shot car lalu di timbng dan di bungkus ke dalam bag (pembungkus khusus) yang berkapasitas ±1000 kg.