Kinetika Leaching Rare Earth Element Dari Red Mud Dengan Proses Apal Menggunakan Asam Sulfat
Crystonius Simbolon, Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng., IPU., ASEAN.Eng. ; Ir. Sutijan, M.T., Ph.D.
2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia
Penelitian
ini bertujuan untuk menganalisis kinetika leaching logam tanah jarang (Rare
Earth Element/REE) dari red mud menggunakan metode Atmospheric
Pressure Acid Leaching (APAL) dengan asam sulfat (H?SO?) sebagai reagen
utama. Red mud merupakan limbah hasil samping dari proses Bayer
dalam pengolahan bauksit yang mengandung berbagai unsur berharga, termasuk REE,
namun sering kali menjadi masalah lingkungan karena komposisinya yang bersifat
alkali tinggi. Studi ini meneliti pengaruh berbagai parameter proses, seperti
konsentrasi H2SO4 (1,5 M, 2 M, dan 3 M), suhu (30°C,
65°C, dan 90°C), serta waktu reaksi terhadap efisiensi ekstraksi REE. Data
eksperimental dianalisis menggunakan Shrinking-Core Model (SCM) untuk
memahami mekanisme reaksi leaching yang dikontrol oleh difusi lapisan
abu (ash layer diffusion control) dan reaksi kimia pada permukaan
partikel (surface reaction control). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
efisiensi ekstraksi REE meningkat dengan bertambahnya konsentrasi H2SO4
dan suhu. Pada konsentrasi H2SO4 3 M dan suhu 90°C
diperoleh nilai recovery tertinggi dari neodymium (Nd) dan gadolinium
(Gd) masing-masing mencapai 73,4?n 85,07%?.
Pretreatment dengan gelombang
mikro (microwave pre-treatment) juga dievaluasi untuk meningkatkan
ketersediaan REE dalam red mud. Hasilnya menunjukkan bahwa microwave
pre-treatment yang mengalami kenaikan recovery Gd cukup tinggi yaitu
15,88?ri 56,46% menjadi 72,34% pada suhu 90°C dan konsentrasi H2SO4
1,5 M. ?Pretreatment dengan gelombang mikro (microwave pre-treatment)
juga dievaluasi untuk meningkatkan ketersediaan REE dalam red mud. Dari
analisis kinetika pada konsentrasi H2SO4
3 M suhu 90°C, mekanisme tahapan difusi
lapisan abu yang menjadi pengontrol dengan konstanta laju difusi lapisan abu (<!--[if gte msEquation 12]>
This study aims to analyze the
leaching kinetics of rare earth elements (REE) from red mud using the
Atmospheric Pressure Acid Leaching (APAL) method with sulfuric acid (H?SO?) as
the main reagent. Red mud is a by-product waste from the Bayer process in
bauxite processing that contains a variety of valuable elements, including
REEs, but is often an environmental problem due to its highly alkaline composition.
This study examined the effect of various process parameters, such as H2SO4
concentration (1.5 M, 2 M, and 3 M), temperature (30°C, 65°C, and 90°C), and
reaction time on REE extraction efficiency. The experimental data were analyzed
using the Shrinking-Core Model (SCM) to understand the leaching reaction
mechanism controlled by ash layer diffusion and surface reaction control. The
results showed that the REE extraction efficiency increased with increasing H2SO4
concentration and temperature. At 3 M H2SO4 concentration
and 90°C temperature, the highest recovery values of neodymium (Nd) and
gadolinium (Gd) reached 73.4% and 85.07%, respectively.
Microwave pre-treatment was also evaluated to increase the availability of REEs in red mud. The results showed that microwave pre-treatment increased Gd recovery by 15.88% from 56.46% to 72.34% at 90°C and 1.5 M H2SO4 concentration. Microwave pre-treatment was also evaluated to increase the availability of REE in red mud. From the kinetics analysis at 3 M H2SO4 concentration at 90°C, the ash layer diffusion stage mechanism was the controlling one with ash layer diffusion rate constant (De) = 2.8279 dm2/min and activation energy value (Ea) = 41.2021 kJ/mol without microwave treatment. With microwave treatment, the ash layer diffusion rate constant (De) = 3.679 dm2/min and activation energy value (Ea) = 35.9583 kJ/mol.
Kata Kunci : red mud, rare earth element, leaching, microwave, kinetika
