EKSTRAKSI RARE EARTH ELEMENT (REE) DARI SLAG NIKEL LATERIT MENGGUNAKAN METODE PERENGKAHAN NaOH DAN PELINDIAN ASAM

Firlian Nur Tanjung, Prof. Ir. Panut Mulyono M. Eng., D. Eng., IPU, ASEAN Eng.; Ir. Sutijan, M. T., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Slag nikel laterit, produk samping proses pirometalurgi bijih nikel yang masih mengandung logam berharga termasuk Rare Earth Elements (REE) yang berasosiasi dengan mineral silikat. REE merupakan logam strategis untuk teknologi, seperti kendaraan listrik, perangkat elektronik dan optik. Penelitian ini bertujuan untuk mengekstraksi REE melalui kombinasi proses perengkahan NaOH dan pelindian asam, serta mempelajari kinetika reaksi yang terjadi. Slag direaksikan dengan NaOH (1:2) pada suhu 400°C selama 90 menit, kemudian dilindi menggunakan asam sulfat pada konsentrasi 1; 3; dan 5M pada suhu 30; 60; dan 90°C. Slag dan hasil perengkahan dianalisa menggunakan XRD, XRF, SEM-EDS, BET, Microwave Digestion dan ICP-OES, sedangkan larutan hasil pelindian dianalisis dengan ICP-OES. Hasil karakterisasi awal menunjukkan slag terdiri dari mineral forsterite dengan kandungan Fe 64,45?n Si 25,47%, serta REE berupa Nd (82,70 ppm), Dy (24,27 ppm), dan Sc (12,25 ppm). Recovery maksimum diperoleh pada konsentrasi asam 5M pada suhu 90°C, selama 2 jam. Proses perengkahan membentuk senyawa baru seperti natrium magnesium silikat dan natrium iron oxide yang lebih mudah larut dalam asam yang dapat meningkat %recovery. Pemodelan kinetika dengan pendekatan Shrinking Core Model (SCM) menunjukkkan bahwa mekanisme yang mengontrol reaksi adalah difusi melalui lapisan abu, dengan nilai De pada unsur Nd, Dy, dan Sc dengan perengkahan berturut-turut sebesar 2,4447 × 10?? dm2/min, 2,0363 × 10?? dm2/min, dan 7,1489 × 10?? dm2/min dan untuk nilai energi aktivasi (Ea) masing-masing sebesar 23,0240 kJ/mol, 22,8029 kJ/mol, dan 25,4780 kJ/mol.

Nickel laterite slag, a by-product of the pyrometallurgical processing of nickel ore, still contains valuable metals, including Rare Earth Elements (REEs) associated with silicate minerals. REEs are strategic metals for advanced technologies such as electric vehicles, electronic devices, and optical applications. This study aims to extract REEs through a combination of NaOH cracking and acid leaching processes, as well as to investigate the reaction kinetics involved. The slag was reacted with NaOH at a mass ratio of 1:2 at 400 °C for 90 minutes, followed by leaching with sulfuric acid at concentrations of 1, 3, and 5 M, and temperatures of 30, 60, and 90 °C. Both the raw slag and the cracked slag were characterized using XRD, XRF, SEM-EDS, BET, Microwave Digestion, and ICP-OES, while the leachates were analyzed using ICP-OES. Initial characterization revealed that the slag primarily consists of forsterite, with Fe and Si contents of 64.45% and 25.47%, respectively, and REEs such as Nd (82.70 ppm), Dy (24.27 ppm), and Sc (12.25 ppm). The highest recovery was achieved at 5 M sulfuric acid and 90 °C after 2 hours. The cracking process formed new phases such as sodium magnesium silicate and sodium iron oxide, which are more soluble in acid and thereby enhanced the recovery percentage. Kinetic modeling using the Shrinking Core Model (SCM) indicated that the reaction was controlled by ash-layer diffusion, with diffusion coefficients (De) for Nd, Dy, and Sc after cracking of 2.4447 × 10?? dm²/min, 2.0363 × 10?? dm²/min, and 7.1489 × 10?? dm²/min, respectively, and corresponding activation energies (Ea) of 23.0240 kJ/mol, 22.8029 kJ/mol, and 25.4780 kJ/mol.

Kata Kunci : REE, slag, cracking, leaching, kinetics