Konsep Nikel [PDF]

Citation preview

TRANSALD CONSULTING



A. Konsep Geologi Nikel Geological Setting Batuan beku ultra mafik (ultrabasa) Mineral petunjuk Milerite, nicolite, pentlandite, pyrhotite. Kondisi pembentukan Residu yang terkonsentrasi saat pelapukan Tanah laterit hasil pelapukan peridotit, dunit Metode identifikasi. Petrografi, mineragrafi untuk mengenali mineral- mineral. Geokimia untuk menentukan unsur-unsur petunjuk (Ni, Co, Cr, Mn , Fe, MgO, SiO2) dan unsur target (Ni)



Gambar 1. Penampang skematik endapan nikel laterit di New Caledonia (de Chetalat, dalam Boldt, 1967)



TRANSALD CONSULTING



Gambar 2. Zonasi pelapukan diatas batuan ultramafik



TRANSALD CONSULTING



Gambar 3. Skema pembentukan bijih nikel dalam penampang laterit diatas batuan ultramafik (Darijanto, 1988)



TRANSALD CONSULTING



1. Profil Laterit pada Batuan Ultramafik Laterit adalah produk residual pelapukan kimiawi pada batuan di permukaan bumi, dimana mineral primer yang tidak stabil terlarutkan atau terurai dan membentuk mineral baru yang lebih stabil. Tabel 1 menunjukan pengaruh utama pelapukan kimiawi pada batuan secara umum dan bagaimana proses ini dimanifestasikan dalam pelapukan batuan ultramafik. Proses Umum



Pengaruh pada Batuan Ultramafik



Pencucian unsur pokok yang mobile :



Penguraian olivin, piroksen, serpentin dan



alkalis, alkalin



pencucian Mg, Ni, Mn, Co



Pembentukan mineral sekunder yang stabil : Pembentukan



goetit



dan



smektit,



oksida Fe dan Al, lempung



penyerapan Ni dari larutan



Pencucian sebagian komponen yang kurang



Pencucian silika di dalam iklim hutan dan



mobile : silika, alumina, Ti



savana yang basah



Mobilisasi dan represipitasi sebagian unsur



Presipitasi oksida Mn dan penyerapan Ni



pokok yang dipengaruhi kondisi redoks : Fe,



dan Co dari larutan



Mn Penyimpanan



dan



konsentrasi



residual



Konsentrasi kromit residual



mineral yang resisten : zirkon, kromit, kuarsa Tabel 1. Pengaruh utama pelapukan kimiawi pada batuan ultramafik



Proses laterisasi meliputi penguraian mineral primer dan pelepasan beberapa komponen kimia ke dalam airtanah, pencucian komponen yang mobile, konsentrasi komponen yang immobile atau tidak larut, dan pembentukan mineral baru yang stabil dalam lingkungan pelapukan. Pengaruh transformasi mineral dan mobilitas elemen yang berbeda-beda menghasilkan material pelapukan yang berlapis yang menutupi batuan induk yang disebut profil laterit (Gambar 1). Bagian paling bawah dari profil laterit disebut zona bedrock adalah batuan ultramafik yang masih segar. Bagian atas dari bedrock adalah saprock yang merupakan batuan ultramafik dimana pelapukan terjadi pada kontak antar mineral dan pada batas rekahan, batuan segar masih melimpah dan sedikit



TRANSALD CONSULTING



tedapat produk pelapukan. Kemudian di atasnya terdapat zona saprolite, pada zona ini proporsi mineral primer menurun, pada zona yang ter-fracture-kan dengan kuat terjadi pelapukan yang menyeluruh dan akhirnya meninggalkan bongkah-bongkah batuan dasar (tekstur batuan ultramafik masih terlihat) yang mengambang di dalam campuran mineral-mineral primer dan ubahan (lapukan). Bagian paling atas disebut zona limonit, yang seluruhnya terdiri dari mineral ubahan (dominan goetit dan hematit), dimana tekstur batuan asal sudah tidak terlihat.



Gambar 4. Profil laterit yang berkembang pada batuan ultramafik di dalam iklim tropis dan komposisi kimianya.



Faktor-faktor yang mempengaruhi pelapukan dan perkembangan profil laterit adalah : •



Jenis batuan : Batuan sumber pembawa nikel adalah batuan ultramafik, seperti dunit, peridotit dan piroksenit. Mineralogi juga menentukan kerentanan batuan terhadap pelapukan dan elemen-elemen yang tersedia untuk rekombinasi sebagai mineral baru.



TRANSALD CONSULTING



•



Iklim : Iklim tropis dengan temperatur yang panas dan curah hujan yang tinggi akan memudahkan terjadinya proses pelapukan yang menghasilkan laterit nikel.



•



Topografi : Kondisi topografi yang landai dengan slope 5-15% biasanya akan menghasilkan laterit nikel yang bagus karena tingkat erosinya relatif rendah sehingga laterit nikel yang terbentuk tidak banyak yang tererosi.



•



Drainase : drainase mempengaruhi jumlah air yang tersedia untuk pencucian unsur pokok yang mobile dalam batuan dasar.



•



Tektonik : pengangkatan tektonik meningkatkan erosi pada bagian atas profil, meningkatkan relief topografi dan menurunkan muka airtanah. Tektonik yang stabil memperkenankan pendataran bentang alam dan pergerakan airtanah melambat.



•



Struktur : Batuan ultramafik yang terdapat di daerah yang mempunyai struktur geologi yang aktif akan lebih banyak terdapat sesar dan fracture/rekahan-rekahan sehingga permeabilitas batuan dasar meningkat dan memudahkan terjadinya proses pelapukan yang menghasilkan laterit nikel. Struktur yang besar juga akan memudahkan terjadinya proses serpentinisasi.



Ketebalan profil laterit ditentukan oleh keseimbangan antara kecepatan pelapukan kimiawi pada bagian dasar profil dan penghilangan fisikal bagian atas profil oleh erosi. Kecepatan pelapukan kimiawi bervariasi dari 10-50 m per juta tahun, secara umum proporsional terhadap kuantitas air yang disaring melewati profil dan 2-3 kali lebih cepat dalam batuan ultramafik daripada batuan sialik (Nahon, 1986).



TRANSALD CONSULTING



Gambar 5. Skema pembentukan profil nikel laterit (Jajulit, 1992)



TRANSALD CONSULTING



1a. Kadar Nikel di Batuan Asal Batuan asal peridotit mengandung mineral olivin (Mg,Fe,Ni)2SiO4 dengan kadar Ni sekitar 0.3%. Unsur SiO2



Kadar relative (% berat) 40



Kadar absolute dari 1 kg batuan asal (gram) 400



MgO



42



420



Fe2SO3



7.5



75



1



10



0.2



2



8



80



Unsur lainnya



0.8



8



Spinel Chrom



0.5



5



100 %



1000



Al2O3 Ni H2O



Jumlah



Tabel 2. Kandungan unsur-unsur di batuan asal pada daerah tambang nikel PT. ANTAM



1b. Kemiringan Lereng Air tanah yang bergerak dari pegunungan ke arah lereng yang lebih rendah membawa Ni, Mg, Si ke zona pelindihan. Ni akan terjebak pada tempat yang banyak rekahan dan berkemiringan lereng landai – sedang. Kemiringan lereng



Proses



% Ni



% Fe



< 10o



Kimia < mekanik



kecil



tinggi



10 – 20o



Keseimbangan ideal



tinggi



20 - 25o



Mekanik > kimia



sedang



25 - 30o



Mekanik > kimia



kecil



kecil



>30o



Mekanik > kimia



Sangat kecil



Sangat kecil



Tabel 3. Kemiringan lereng yang mempengaruhi proses pengayaan Ni dalam laterit



TRANSALD CONSULTING



2. Jenis Profil Laterit Berdasarkan mineralogi dominan yang berkembang di dalam profil, profil laterit dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu : (Gambar 4.2) a. Laterit Oksida Laterit ini sebagian besar terdiri dari hidroksida dan oksida Fe pada bagian atas profil, yang menutupi batuan dasar yang sudah terubah atau yang masih segar. Jenis laterit ini sangat umum sebagai produk akhir laterisasi pada batuan ultramafik. Dengan kehadiran air, mineral primer (olivin dan atau serpentin, ortopiroksen dan klinopiroksen) terurai oleh hidrolisis melepaskan ion ke dalam larutan yang encer. Olivin adalah mineral yang paling tidak stabil dan mineral pertama yang lapuk, Mg2+ tercuci dan hilang ke airtanah, dan sebagian besar Si tercuci dan hilang. Fe2+ teroksidasi dan terendapkan sebagai ferric hydroxide, dan membentuk goetit. Ortopiroksen dan serpentin juga melepaskan Mg, Si dan akan diganti oleh goetit. Transformasi mineralogi melibatkan hilangnya Mg dan konsentrasi residual Fe terlihat jelas. Pada profil laterit, kandungan Mg semakin menurun ke bagian atas profil, sedangkan kandungan Fe semakin meningkat ke bagian atas profil (Gambar 6).



Gambar 6. Jenis profil laterit



TRANSALD CONSULTING



Ni dan Co menunjukan reaksi yang berbeda terhadap major element (Gambar 4.3B). Hampir semua Ni dan Co dalam batuan ultramafik terjadi dalam larutan pada olivin dan serpentin. Pada saat olivin dan serpentin terurai, melepaskan ion Ni dan Co yang mempunyai afinitas kimia membentuk Fe hydroxides, dan mereka tergabung serta terkonsentarsi ke dalam struktur oleh kombinasi adsorpsi dan penggantian Fe3+. Kandungan 1,5% Ni dan 0,1% Co terlihat dalam goetit masif yang berkembang dari olivin (kandungan 0,3% Ni dan 0,02%). Ni dan Co juga bergabung ke dalam Mn oxides, yang terendapkan oleh reaksi redoks sebagai vein dan menyelimuti permukaan mineral dan fracture.



Trend mineralogi dalam zona limonit merefleksikan transformasi gradual goetit (yellow limonite) ke hematit (red limonite). Di dalam red limonite, pada bagian paling atas profil, berkembang kerak sebagai nodul yang bersatu dan keras, yang



TRANSALD CONSULTING



dikenal sebagai ferricrete, kerak besi atau cuirasse. Tipe laterit oksida banyak ditemui di daerah Moa Bay dan Pinares (Kuba), Goro dan Prony (Kaledonia Baru) serta Soroako dan Halmahera (Indonesia).



Gambar 7. Diagram major element dan minor element pada profil laterit



b. Laterit Lempung Laterit ini sebagian besar terdiri dari lempung smectitic pada bagian atas profil. Di dalam kondisi pelapukan yang berat (iklim dingin atau panas), silika tidak tercuci seperti dalam lingkungan tropis, dan malahan bergabung dengan Fe dan Al membentuk zona yang kaya smectite clay nontronite. Nontronite clay mengandung 1-1,5% Ni. Kelebihan silika dapat terendapkan sebagai nodul opalin atau kalsedonik di dalam lempung. Laterit lempung juga berkembang pada



TRANSALD CONSULTING



daerah, dimana pergerakan airtanah terbatas seperti di daerah yang luas dengan relief topografi yang rendah. Horizon lempung mungkin ditutupi oleh zona tipis oksida kaya Fe, yang mana umumnya Ni nya rendah dan bagian bawahnya terdiri dari saprolit yang lapuk sebagian, yang mengandung serpentin dan nontronin. Tipe laterit lempung banyak ditemukan di Murrin Murrin (Australia), Bulong dan Marlborough (Brazil). c. Laterit Silikat Laterit ini sebagian besar terdiri dari silikat Mg-Ni (mineral serpentin dan garnierite) yang terjadi pada bagian dalam profil, yang mungkin ditutupi oleh laterit oksida. Laterit silikat dicirikan oleh pengayaan mutlak atau konsentrasi Ni dalam zona saprolit yang terdiri dari mineral primer yang terubah seperti serpentin goetit, lempung smektit dan garnierit. Sebagian besar nikel berasal dari pelepasan oleh rekristalisasi goetit ke hematit pada bagian atas profil. Nikel terendapkan kembali dalam saprolit oleh substitusi Mg di dalam serpentin (yang mana dapat mengandung sampai 5% Ni) dan di dalam garnierit yang kadarnya lebih dari 20% Ni (Pelletier, 1996). Di dalam laterit silikat, rata-rata kandungan Ni 2-3%. Contoh laterit silikat yang secara ekonomik penting dapat dijumpai di Kaledonia Baru. 3. Tatanan Geologi Endapan Laterit Nikel Endapan Laterit Nikel ditemukan dalam dua tatanan tektonik (Brand et. Al., 1998) yaitu : a. Daerah Akresi (accreationary terrains) : secara tektonik merupakan zona aktif sering berasosiasi dengan zona batas lempeng samudera atau benua dan zona tumbukan. Sesar naik telah mengobduksi slab peridotit mantel atas dan batuan yang berasosiasi membentuk komplek ofiolit dengan daerah luas yang tersingkap di permukaan. Proses tektonik (pengangkatan) mempunyai pengaruh yang besar dalam pembentukan tipe endapan laterit ini. Umur batuan ultramafik dan laterisasi dari Kapur sampai Tersier akhir. Daerah Akresi khas



TRANSALD CONSULTING



pada tatanan busur kepulauan yang aktif dan tidak aktif, seperti di Indonesia, Filipina dan Kaledonia Baru. b. Daerah Kraton (cratonic terrains) : laterit berkembang pada komplek mafik fase komatites dan ultramafik yang berumur Archaean sampai Paleozoic. Tektonik yang relatif stabil mengizinkan pembentukan peneplain (dataran yang luas) dan laterit berkembang pada relief yang sedang-landai. Drainase yang terbatas sering menghasilkan pembentukan smektit daripada oksida. Kestabilan tektonik



mengizinkan laterisasi yang menerus pada waktu yang lama



memberikan pelapukan yang tinggi sampai dalam dan pembentukan laterit memanjang ke dalam zona iklim yang lebih dingin atau kurang lembab. Contohnya di Yilgarn craton, Australia Barat, Brazil, Afrika Barat dan Ural di Ruisa/Ukarina. Pada skala lokal, berdasarkan topografi, laterit dapat dikelompokan menjadi tiga yaitu a. Endapan Plateau : dipengaruhi oleh proses drainase yang aktif tetapi kurang erosi, karena itu cenderung menunjukan perkembangan profil yang lengkap dan membentuk zona saprolit yang tebal. Contohnya endapan plateau The Thio dan Koniambo di Kaledonia Baru. b. Endapan Slope : lebih dipengaruhi oleh erosi dan zona oksida kurang berkembang atau absen. Perkembangan laterit silikat dapat juga lebih tipis daripada endapan plateau seperti pergerakan airtanah yang mempunyai komponen lateral lebih besar. Meskipun, aliran airtanah lateral yang meningkat dapat menyebabkan kadar Ni yang lebih tinggi. c. Endapan Teras : adalah sisa peneplain yang dahulu atau permukaan erosi dan menunjukan pengangkatan tektonik yang berhenti sementara. Endapan ini cenderung menunjukan perkembangan profil yang lengkap dan zona saprolit yang tebal. Teras dapat meliputi produk erosi laterit dari plateau disekitarnya