Perpustakaan Digital ITB

Nikel merupakan logam strategis yang digunakan dalam industri baja tahan karat, paduan, pelapisan, katalis, dan material baterai. Indonesia memiliki posisi penting dalam industri nikel karena didukung oleh sumber daya dan cadangan yang didominasi bijih laterit. Bijih saprolit umumnya diolah melalui jalur pirometalurgi konvensional, tetapi proses tersebut masih menghadapi tantangan konsumsi energi dan emisi gas rumah kaca. Hidrogen sebagai reduktan menjadi alternatif untuk menghasilkan proses reduksi beremisi lebih rendah. Penelitian ini bertujuan menganalisis tahapan reduksi non-isotermal, menentukan parameter kinetika reduksi isotermal, serta mengevaluasi evolusi fasa dan morfologi bijih nikel saprolit dalam atmosfer 5% H2–95% N2. Sampel bijih saprolit dikeringkan, diremuk, digerus, diayak hingga fraksi ?200 mesh, lalu dikalsinasi pada 700 °C selama 4 jam. Produk kalsinasi direduksi menggunakan thermogravimetric analyzer dengan massa sampel 300 mg dan laju alir gas 250 mL/menit. Percobaan non-isotermal dilakukan hingga 900 °C pada laju pemanasan 10 °C/menit, sedangkan percobaan isotermal dilakukan pada 500, 600, 700, 800, dan 900 °C selama 3 jam. Data perubahan massa dikonversi menjadi derajat reduksi, kemudian dianalisis menggunakan metode isokonversi isotermal dan pemodelan kinetika. Model difusi tiga dimensi Jander digunakan untuk mengevaluasi interval reduksi aktif. Evolusi fasa dianalisis menggunakan X-ray diffraction (XRD), sedangkan morfologi dan distribusi unsur diamati menggunakan scanning electron microscopy–energy dispersive spectroscopy (SEM–EDS). Reduksi non-isotermal menunjukkan dua tahap utama. Tahap 300–600 °C menghasilkan kehilangan massa aktual 3,15% dibandingkan nilai teoritis 4,43% dan diinterpretasikan berkaitan dengan reduksi awal spesies nikel serta transformasi hematit menuju magnetit dan/atau oksida antara. Tahap 600–900 °C menghasilkan kehilangan massa aktual 4,90% dibandingkan nilai teoritis 7,75% dan berkaitan dengan reduksi lanjutan oksida besi menuju Fe melalui FeO. Pada kondisi isotermal, kenaikan temperatur mempercepat reduksi awal, tetapi tidak selalu meningkatkan derajat reduksi akhir. Energi aktivasi tampak meningkat dari 28,07 kJ/mol pada ? ? 0,1 menjadi 69,45 kJ/mol pada ? ? 0,3, kemudian berada pada 63,34–63,50 kJ/mol hingga ? ? 0,5. Model Jander memberikan energi aktivasi tampak 57,1–73,7 kJ/mol pada 500–800 °C, sedangkan nilai negatif pada 800–900 °C menunjukkan ketidaksesuaian model untuk mekanisme suhu tinggi. XRD dan SEM–EDS menunjukkan magnetit pada 500 °C, fayalit sejak temperatur rendah, taenite pada 700 °C, serta penguatan fasa silikat dan koalesensi mikrostruktur pada 800– 900 °C yang membatasi reduksi lanjutan.