Perpustakaan Digital ITB

Feronikel (FeNi) merupakan paduan nikel-besi yang memiliki kadar nikel diantara 15–25%. Sebagian besar FeNi akan diproses lebih lanjut menjadi stainless steel. Saat ini, terjadi peningkatan kebutuhan nikel untuk memenuhi permintaan bahan baku katoda baterai ion-litium. FeNi dapat dimaanfaatkan sebagai sumber bahan baku katoda baterai dengan mengekstraksi besi, nikel, kobalt yang berada di dalamnya. Besi dapat diproses menjadi besi fosfat sebagai bahan baku katoda baterai LiFePO4 (LFP). Sementara, nikel dapat diproses menjadi nikel sulfat sebagai bahan baku katoda baterai litium nikel-mangan-kobalt oksida (NMC). Dalam penelitian ini, ekstraksi besi dan nikel dari FeNi dipelajari dengan metode pemanggangan dan pelindian dalam larutan asam klorida (HCl) tanpa melakukan konversi FeNi menjadi matte sebelum tahap pelindian. Studi ini adalah bagian dari pengembangan proses konversi FeNi menjadi besi fosfat dan nikel sulfat yang diharapkan dapat lebih sederhana dibandingkan dengan teknik komersial saat ini yang melibatkan konversi FeNi menjadi matte. Serangkaian percobaan pemanggangan yang dilanjutkan dengan pelindian pada tekanan atmosferik dalam larutan HCl telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh suhu pemanggangan (300-600 °C), waktu pemanggangan (30-120 menit), konsentrasi asam klorida dalam pelindian (5,0-6,5 M), dan suhu pelindian (70 -100 °C) terhadap persen ekstraksi logam nikel, kobalt, besi, mangan, dan krom. Setiap percobaan pelindian dilakukan selama 3 jam dengan kecepatan pengadukan 300 putaran-per-menit (rpm) pada rasio padatan-cairan 25 g/L. Selain itu, dipelajari juga kinetika pelindian pada konsentrasi asam klorida 5 M pada suhu pelindian 70, 80, 90, dan 100 °C. Kinetika pelindian FeNi didekati dengan model partikel yang menyusut (shrinking particle model, SPM). Hasil percobaan menunjukkan bahwa persen ekstraksi logam menurun seiring dengan meningkatnya suhu pemanggangan dari 300 ke 600 °C. Persen ekstraksi Fe dan Ni relatif tidak berubah seiring dengan meningkatnya lama waktu pemanggangan dari 30 hingga 120 menit pada suhu 300 oC. Persen ekstraksi Ni cenderung turun pada peningkatan konsentrasi HCl dari 5 M ke 6 M, sementara persen ekstraksi Fe dan Co tidak berubah signifikan. Persen ekstraksi Fe, Ni, Co, Cr dan Mn meningkat dengan meningkatnya suhu pelindian dari 70 ke 100 °C. Kondisi terbaik yang menghasilkan ekstraksi Fe, Ni, dan Co tertinggi diperoleh pada suhu pemanggangan 300 °C, waktu pemanggangan 30 menit, konsentrasi HCl 5,0 M, suhu pelindian 100 °C, fraksi ukuran partikel -14+20# (841-1410 ?m), rasio S/L 25 g/L, dan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 3 jam, yang menghasilkan ekstraksi Fe sebesar 98,33%, Ni sebesar 100%, dan Co sebesar 100%. Hasil analisis kinetika dengan SPM menunjukkan bahwa laju pelindian FeNi dikendalikan oleh reaksi kimia pada antarmuka dengan nilai energi aktivasi 78,13 kJ/mol.