Foto: Pemanfaatan Limbah Slag Nikel sebagai Bahan Perkerasan Jalan

 Fakta Slag sebagai pengganti bahan baku jalan

• Indonesia raja nikel dunia. menguasai 20 persen ekspor bijih nikel dunia.
• Setiap tahun, ada sekitar 1 juta ton slag dihasilkan dari dalam negeri.
• Subsitusi terhadap material alam yang kian menipis.
• Kementerian PUPR akan membangun jalan baru hingga 2030. sepanjang 3.000 km jalan utama, 2.000 km jalan tol, dan 70 km fly over.

 Terkendala Kategori Limbah Beracun

Penggunaan material alam sebagai bahan baku jalan selama ini, menyebabkan ketersediaannya semakin berkurang secara bertahap. Biaya untuk pengadaan dan proses memperoleh agregat jalan pun kian hari kian meningkat. Sehingga keputusan pemrosesan bijih nikel di dalam negeri oleh pemerintah dapat menopang kebutuhan ini.

Sayangnya, penggunaan slag nikel sebagai bahan baku jalan menemui kendala.  Slag nikel dikategorikan sebagai limbah Bahan Beracun dan Berbahaya (B3) kategori bahaya 2, dari sumber spesifik khusus.

Kendala bahan perkerasan jalan tidak hanya masalah teknis, tapi juga lingkungan. Pemanfaatannya harus melalui berbagai tahap termasuk berkoordinasi dengan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK) untuk pemenuhan aspek tertentu.

Berbicara tentang pembuatan jalan, struktur perkerasan jalan umumnya terdiri dari lapis tanah dasar, lapis fondasi bawah, lapis fondasi, dan lapis permukaan. Bentuk  fisik  limbah  slag nikel yang menyerupai batu alam, menyebabkan potensi sebagai bahan jalan sangat dimungkinkan.

Di beberapa daerah, slag nikel bahkan telah dimanfaatkan masyarakat sebagai bahan paving block dan batako. Namun penyerapan volume limbah slag nikel pun sangat rendah yaitu 1% dari volume limbah slag nikel dalam negeri. Satu-satunya pemanfaatan yang potensial menyerap lebih banyak limbah slag nikel adalah sebagai bahan lapis perkerasan jalan. Dikarenakan pengaruhi sifat fisik dan sifat kimia, perlu dilakukan pengujian laboratorium terlebih dahulu sebelum digunakan meluas.

Hasil Pengujian

Peraturan Pemerintah No.101 tahun 2014 menyebutkan: pemanfaatan limbah B3 harus dilakukan pengujian untuk mengetahui kandungan zat berbahaya. Salah satu cara adalah dengan uji Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCPL). Uji karakteristik beracun melalui TCLP ini untuk mengetahui konsentrasi zat pencemar pada slag nikel yang akan dibandingkan dengan  persyaratan  spesifikasi  pada  PP  101  Tahun 2014.

Berdasarkan hasil pengujian TCLP yang disyaratkan dalam PP 101 tahun 2014 maka limbah slag nikel, kandungan bahan beracun seluruhnya lebih kecil dari kolom TCLP-A dan TCLP-B sesuai Tabel 1. Hal tersebut berarti bahwa limbah slag nikel dapat digunakan sebagai bahan perkerasan jalan pengganti agregat alam.

Proses Pengolahan Limbah Slag Nikel

Proses utama diperolehnya limbah slag nikel melalui peleburan bijih nikel adalah: slag cair dengan temperatur kisaran ±1550°C langsung dikeluarkan melewati slag runner ke kolam granulasi (slag granulation pond) kemudian slag cair yang mengalir akan mengalami pendinginan.

Proses pendinginan ini terdiri dari 2 metode seperti yang terlihat pada Gambar 1 yaitu:

• Pendinginan secara mendadak dengan dibantu dengan semprotan air dengan tekanan tinggi untuk memecah ukuran slag sehingga terbentuk granule (butiran- butiran).
• Pendinginan dengan udara, dimana ukuran butir agregat limbah slag nikel bisa diatur dengan alat pemecah batu (stone crusher).

Hasil Pengujian Laboratorium Sifat Fisik Limbah Slag Nikel

Ada dua proses pengujian yang dilakukan, yakni limbah slag nikel dengan proses pendinginan mendadak, dan limbah slag nikel dengan pendinginan udara. Hasilnya adalah:

Limbah  slag nikel dengan proses pendinginan mendadak

Jika hendak mengetahui apakah dapat dimanfaatkan sebagai bahan jalan, limbah slag nikel harus diuji sifat  fisik  dan  dibandingkan  dengan persyaratan bahan jalan sesuai dengan  Spesifikasi  Umum  2018 revisi  1.  Hasil  pengujian  sifat  fisik slag nikel dengan sistem pendinginan mendadak adalah sesuai Tabel 1 dan Gambar 1.

Berdasarkan  data  hasil  uji  laboratorium  untuk  sifat  fisik  slag nikel terdapat beberapa catatan penting untuk memanfaatkan sebagai bahan lapis fondasi jalan, yaitu:

Pertama, nilai abrasi yang tinggi dan melebihi standar yang ditentukan yaitu lebih dari 40%. Abrasi merupakan sifat agregat terkait ketahanan terhadap beban. Daya tahan agregat terhadap beban ditunjukkan dengan nilai abrasi. 

Agregat  yang  memenuhi  spesifikasi  adalah  agregat  dengan nilai abrasi yang rendah (maksimal 40%). Abrasi merupakan proses pecahnya agregat akibat proses mekanis seperti gaya- gaya yang terjadi selama proses pelaksanaan pembuatan jalan (penimbunan, penghamparan, pemadatan), pelayanan terhadap beban  lalu  lintas dan proses kimiawi, seperti pengaruh kelembaban, kepanasan, dan perubahan suhu sepanjang hari.

Kedua, nilai bidang pecah/ angularitas slag nikel kurang dari 95/90  dan  bentuk  fisik  yang  rounded yang menyebabkan interlocking antar agregat slag nikel menjadi rendah. Hal tersebut dapat menyebabkan nilai stabilitas atau kemampuan perkerasan dalam menerima beban menjadi rendah.

Rendahnya mutu limbah slag nikel tersebut dipengaruhi oleh proses pengelolaan yang dilakukan, di mana lumpur slag nikel yang masih dalam keadaan panas dengan temperatur >1550oC langsung dimasukkan ke dalam slag pond / kolam untuk memudahkan proses pengangkutan ke dumping slag nikel.

Sifat  fisik  limbah  slag nikel dapat digunakan untuk lapisan fondasi berbutir adalah nilai kekuatan daya dukung lapisan tersebut yang diuji melalui tes California Bearing Ratio (CBR). Lapis  base fondasi atas mensyaratkan nilai CBR minimal 90%, lapis fondasi bawah nilai CBR minimal 60%, dan timbunan pilihan minimal nilai CBR 10%. 

Pengujian CBR dilakukan dengan uji CBR kondisi soaked dan  unsoaked. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan diperoleh nilai CBR soaked adalah 34% dan CBR unsoaked adalah 44% .

Berdasarkan hasil pengujian CBR maka slag nikel yang diperoleh cara pendinginan mendadak hanya dapat dimanfaatkan sebagai bahan timbunan pilihan. 

Limbah Slag Nikel dengan Proses pendinginan udara

Penelitian ini berupaya untuk meningkat potensi pemanfaatan yang lebih banyak untuk mengurangi penumpukan limbah slag nikel. Penelitian mengkaji pada sistem pengelolaan, di mana limbah slag nikel akan diuji tanpa melalui proses pendinginan mendadak. Sesuai hasil analisis sebelumnya bahwa sistem pendinginan mendadak memberikan efek negatif limbah slag nikel untuk bahan jalan.

Limbah  slag nikel yang dicoba tanpa pendinginan mendadak (sistem pendinginan udara) diambil dari PT Growth Java Industry, Cilegon, Jawa Barat. Limbah slag nikel dituangkan pada tempat terbuka dan didiamkan selama beberapa jam sampai mengeras.

Kemudian dilakukan proses pemecahan dengan menggunakan alat  stone crusher. Berbeda dengan sistem pendinginan mendadak, pada proses ini ukuran limbah slag nikel dapat diatur sesuai kebutuhan. Dokumentasi proses  dan  bentuk  fisik  slag nikel sistem pendinginan udara adalah sesuai Gambar 2. Hasil pengujian sifat fisik slag nikel hasil proses pendinginan tanpa kolam pendingin adalah sesuai Tabel 3.

Berdasarkan  hasil  pengujian  sifat  fisik  terhadap slag nikel sistem pendinginan udara, diperoleh hasil bahwa terdapat peningkatan sifat abrasi dan angularitas  yang  memenuhi  syarat  spesifikasi, serta ukuran butir / gradasi yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Limbah slag nikel tersebut kemudian dilakukan uji CBR. 

Berdasarkan hasil pengujian sifat fisik, pemadatan, dan CBR dari limbah slag nikel dengan sistem pendinginan udara, agregat tersebut memenuhi spesifikasi  sifat  dan  syarat  lapis  fondasi  atas perkerasan jalan. Nilai CBR soaked lebih besar dari syarat minimum yaitu 90%.

Resume pengujian kekuatan daya dukung lapisan tersebut yang diuji melalui tes California Bearing Ratio (CBR) untuk Limbah slag nikel dengan sistem pendinginan mendadak dengan air dan yang dilakukan dengan pendinginan udara dapat dilihat pada Gambar 3. 

Pada Gambar 3  Limbah slag nikel dengan sistem pendinginan udara memenuhi persyaratan minimum CBR  90%, sehingga dapat digunakan sebagai lapis fondasi berbutir kelas A, sedangka Limbah  slag nikel dengan sistem pendinginan mendadak dengan air hanya  bisa digunakan sebagai material urugan pilihan.

Sumber : BINEKA, Vol 1 Edisi Oktober 2020