Perpustakaan Digital ITB

Isu pemanasan global mendorong perkembangan di bidang elektrifikasi kendaraan dan sumber energi alternatif. Baterai menjadi komponen penting sebagai tempat penyimpanan energi. Baterai Li-ion dengan katoda berbasis nikel dan besi merupakan jenis baterai yang banyak dikembangkan. Seiring meningkatnya permintaan nikel dunia, ekstraksi nikel dari bijih nikel laterit berkadar rendah tipe limonit yang umumnya diolah dengan teknologi High Pressure Acid Leaching (HPAL) kian berkembang. Salah satu permasalahan utama teknologi HPAL adalah dihasilkannya tailing dengan volume yang sangat besar. Sementara itu, tailing HPAL mengandung besi dengan konsentrasi tinggi. Kandungan besi yang tinggi pada tailing HPAL menjadikannya sumber bahan baku potensial dalam pembuatan FePO4 yang merupakan prekursor katoda baterai LiFePO4 yang banyak digunakan di masyarakat. Metode presipitasi merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam sintesis FePO4 karena relatif murah dan mudah. Pelarutan besi menjadi tahap awal dalam proses presipitasi FePO4. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan proses sintesis FePO4 dari tailing HPAL bijih nikel laterit melalui tahap pelindian pada tekanan atmosfer yang diikuti dengan presipitasi. Serangkaian percobaaan dilakukan untuk memperoleh kondisi terbaik dalam sintesis FePO4 dari tailing pabrik HPAL bijih nikel laterit. Percobaan diawali dengan karakterisasi dan preparasi sampel tailing terlebih dahulu. Sampel tailing yang telah dipreparasi selanjutnya digunakan sebagai umpan pada tahap pelindian. Percobaan pelindian dilakukan pada variasi konsentrasi asam sulfat 3 – 6 M, rasio S/L 0,2 – 0,5 g/ml, dan temperatur 35 – 95 °C selama 4 jam untuk memperoleh kondisi pelindian terbaik untuk melarutkan besi. Selain besi, unsur lain pada tailing seperti Al, Cr, Ni, dan Ca juga dipelajari perilaku pelarutan dan pengendapannya selama proses sintesis FePO4. Pengukuran kadar unsur pada sampel percobaan dilakukan menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Larutan hasil pelindian pada kondisi terbaik digunakan sebagai larutan sumber besi dalam proses presipitasi, sementara residu pelindian dianalisis dengan X-Ray Diffraction (XRD). Presipitasi dilakukan dengan menggunakan (NH4)2HPO4 sebagai sumber fosfat dan NH4OH sebagai pengatur pH. Proses presipitasi divariasikan pada kondisi pH 1 – 2,5, temperatur 30 – 90 °C, rasio mol P/Fe 0,8 – 1,4, dan penambahan seed 0 – 6%. Perilaku presipitasi logam dan karakteristik presipitat yang diperoleh dipelajari dengan analisis menggunakan AAS, XRD, Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS), Particle Size Analyzer (PSA), dan Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy (ICP-MS). Hasil percobaan pelindian pada tekanan atmosfer menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi asam dan temperatur meningkatkan persen ekstraksi besi, aluminium, kromium, dan nikel. Sementara itu, peningkatan rasio S/L cenderung menurunkan persen ekstraksi logam-logam tersebut. Kalsium cenderung sulit larut selama percobaan pelindian dalam larutan asam sulfat. Kondisi pelindian pada tekanan atmosfer terbaik terjadi pada kondisi konsentrasi asam sulfat 5 M, rasio S/L 0,25 g/ml, dan temperatur 95 °C dengan persen ekstraksi besi sebesar 98,02%. Hasil percobaan presipitasi menunjukkan bahwa peningkatan pH dari 1 ke 2,5 meningkatkan persen presipitasi besi, aluminium, kromium, dan nikel. Sementara itu, persen presipitasi kalsium mengalami kenaikan hingga pH 1,5 dan kemudian turun seiring kenaikan pH ke 2,5. Persen presipitasi besi dan kromium naik seiring peningkatan temperatur, sedangkan persen presipitasi aluminium dan nikel cenderung turun dengan meningkatnya temperatur. Kalsium mengalami penurunan persen presipitasi pada perubahan temperatur 30 °C ke 50 °C dan terus naik sampai peningkatan temperatur ke 90 °C. Peningkatan rasio mol P/Fe meningkatan persen presipitasi logam. Penambahan seed cenderung tidak memberikan pengaruh signifikan pada persen presipitasi logam. Kondisi presipitasi terbaik diperoleh pada pH 2,5, temperatur 90 °C, rasio mol P/Fe 1,2, dan tanpa penambahan seed dengan persen presipitasi besi lebih dari 99%. Presipitat FePO4 yang diperoleh pada kondisi terbaik memiliki morfologi bulky aggregation dengan rasio mol Fe/P 0,7631 dan ukuran partikel rata-rata 1,1 ?m.