bab 1 pendahuluan(2)

7/27/2019 Bab 1 Pendahuluan(2)

1/15

PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIKPERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BAB IPENDAHULUAN

1.1.Sejarah BatubaraBatubara adalah mineral organik yang dapat terbakar,

terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang mengendap yang

selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia

yang berlangsung selama jutaan tahun. Oleh karena itu,

batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Adapun

proses yang mengubah tumbuhan menjadi batubara tadi

disebut dengan pembatubaraan (coalification). Faktor

tumbuhan purba yang jenisnya berbeda-beda sesuai dengan

jaman geologi dan lokasi tempat tumbuh dan berkembangnya,

ditambah dengan lokasi pengendapan (sedimentasi)

tumbuhan, pengaruh tekanan batuan dan panas bumi serta

perubahan geologi yang berlangsung kemudian, akan

menyebabkan terbentuknya batubara yang jenisnya

bermacam-macam. Oleh karena itu, karakteristik batubara

berbeda-beda sesuai dengan lapangan batubara (coal field)

dan lapisannya (coal seam).

Batubara itu adalah bahan bakar fosil. Batubara dapat

terbakar, terbentuk dari endapan, batuan organik yang

terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubaraterbentuk dari tumbuhan yang telah terkonsolidasi antara

strata batuan lainnya dan diubah oleh kombinasi pengaruh

tekanan dan panas selama jutaan tahun sehingga membentuk

lapisan batubara. Batubara merupakan salah satu sumber

energi primer yang memiliki riwayat pemanfaatan yang sangat

panjang.

Beberapa ahli sejarah yakin bahwa batubara pertama

kali digunakan secara komersial di Cina. Ada laporan yang

menyatakan bahwa suatu tambang di timur laut Cina

menyediakan batubara untuk mencairkan tembaga dan untuk

mencetak uang logam sekitar tahun 1000 SM. Bahkan

petunjuk paling awal tentang batubara ternyata berasal dari

filsuf dan ilmuwan Yunani yaitu Aristoteles, yang

menyebutkan adanya arang seperti batu. Abu batubara yang

ditemukan di reruntuhan bangunan bangsa Romawi di Inggris

juga menunjukkan bahwa batubara telah digunakan oleh

bangsa Romawi pada tahun 400 SM (Anonim, 2013).

Kelompok 3


2/15


Apabila suatu pohon yang mati kemudian jatuh ke dalam

air atau rawa yang cukup dalam, maka pohon tersebut akan

mengalami pembusukan baik secara biokimia maupun secara

kimia dan fisika. Pada kedalaman tertentu bakteri yangmenguraikan sisa pohon tersebut tidak dapat bekerja lagi,

sehingga perubahan yang terjadi selanjutnya hanya perubahan

fisik dan kimia. Dalam hal ini pohon tersebut tidak mengalami

pembusukan secara sempurna, dan lama kelamaan, sisa

tumbuhan tersebut akan berubah menjadi suatu sedimen

organik yang kemudian disebut batubara.

1.1.1.Proses Pembentukannya

Pembentukan batubara dimulai sejak periode

pembentukan karbon (Carboniferous Period) dikenalsebagai zaman batubara pertama yang berlangsung

antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Kualitas

dari setiap endapan batubara ditentukan oleh suhu dan

tekanan serta lama waktu pembentukan, yang disebut

sebagai maturitas organik. Proses awalnya, endapan

tumbuhan berubah menjadi gambut (peat), yang

selanjutnya berubah menjadi batubara muda (lignite)

atau disebut pula batubara coklat (brown coal). Batubara

muda adalah batubara dengan jenis maturitas organik

rendah (Anonim, 2012).Tahap Diagenetik atau Biokimia (Penggambutan),

dimulai pada saat dimana tumbuhan yang telah mati

mengalami pembusukan (terdeposisi) dan menjadi

humus. Humus ini kemudian diubah menjadi gambut

oleh bakteri anaerobic dan fungi hingga lignit (gambut)

terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses

perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan

gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses

pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi materialorganik serta membentuk gambut. Tahap Malihan atau

Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi

bituminus dan akhirnya antrasit. Secara lebih rincinya

ada pembusukan, bagian-bagian tumbuhan yang lunak

akan diuraikan oleh bakteri anaerob. Pengendapan

tumbuhan yang telah mengalami proses pembusukan

selanjutnya akan mengalami pengendapan, biasanya di

lingkungan yang berair. Akumulasi dari endapan ini

Kelompok 3


3/15


dengan endapan-endapan sebelumnya akhirnya akan

membentuk lapisan gambut. Dekomposisi lapisan

gambut akan mengalami perubahan melalui proses

biokimia dan mengakibatkan keluarnya air dan sebagianhilangnya sebagian unsur karbon dalam bentuk

karbondioksida, karbonmonoksida, dan metana. Secara

relatif, unsur karbon akan bertambah dengan adanya

pelepasan unsur atau senyawa tersebut. Geotektonik

lapisan gambut akan mengalami kompaksi akibat

adanya gaya tektonik dan kemudian akan mengalami

perlipatan dan patahan. Batubara low grade dapat

berubah menjadi batubara high grade apabila gaya

tektonik yang terjadi adalah gaya tektonik aktif, karenagaya tektonik aktif dapat menyebabkan terjadinya intrusi

atau keluarnya magma. Selain itu, lingkungan

pembentukan batubara yang berair juga dapat berubah

menjadi area darat dengan adanya gaya tektonik setting

tertentu. Erosi merupakan proses pengikisan pada

permukaan batubara yang telah mengalami proses

geotektonik. Permukaan yang telah terkelupas akibat

erosi inilah yang hingga saat ini dieksploitasi manusia

(Anonim, 2011).

1.1.2.Tempat Terbentuknya BatubaraTerdapat dua teori yang menjelaskan tentang

tempat dalam proses pembentukan batubara, yaitu:

a. Teori Insitu

Proses pembentukan batubara terjadi di tempat

asal tumbuhan tersebut berada. Tumbuhan yang telah

mati akan langsung tertimbun lapisan sedimen dan

kemudian mengalami proses pembatubaraan tanpa

mengalami proses perpindahan tempat. Batubara

yang dihasilkan dari proses ini memiliki kualitas yangbaik. Penyebaran batubara jenis ini sifatnya merata

dan luas, bisa dijumpai di wilayah Muara Enim,

Sumatera Selatan

b. Teori Drift

Berdasarkan teori ini, batubara terbentuk bukan

di tempat asal tumbuhan itu berada. Tumbuhan yang

telah mati akan terangkut air hingga terkumpul di

suatu tempat dan mengalami proses sedimentasi dan

Kelompok 3


4/15


pembatubaraan. Kualitas batubara yang dihasilkan

dari proses ini tergolong kurang baik karena

tercampur material pengotor pada saat proses

pengangkutan. Penyebaran batubara ini tidak begituluas, namun dapat dijumpai di beberapa tempat

seperti di lapangan batubara delta Mahakam Purba,

Kalimantan Timur.

1.1.3.Proses-proses yang Mempengaruhi Pembentukan

Batubara

Proses-proses dalam pembentukan batubara

sangat berpengaruh terhadap bentuk maupun kualitas

dari lapisan batubara. Beberapa faktor yang

berpengaruh dalam pembentukan batubara adalah:

a. Material Dasar

Material dasar yakni flora atau tumbuhan yang

tumbuh beberapa juta tahun yang lalu, yang kemudian

terakumulasi pada suatu lingkungan dan zona

fisiografi dengan iklim dan topografi tertentu. Jenis

dari flora sendiri amat sangat berpengaruh terhadap

tipe dari batubara yang terbentuk.

b. Proses Dekomposisi

Proses dekomposisi yakni proses transformasi

biokimia dari material dasar pembentuk batubara

menjadi batubara. Dalam proses ini, sisa tumbuhan

yang terendapkan akan mengalami perubahan baik

secara fisika maupun kimia.

c. Umur Geologi

Umur geologi yakni skala waktu (dalam jutaantahun) yang menyatakan berapa lama material dasar

yang diendapkan mengalami transformasi. Untuk

material yang diendapkan dalam skala waktu geologi

yang panjang, maka proses dekomposisi yang terjadi

adalah fase lanjut dan menghasilkan batubara dengan

kandungan karbon yang tinggi.

d. Posisi Geotektonik

Kelompok 3


5/15


Posisi geotektonik yang dapat mempengaruhi

proses pembentukan suatu lapisan batubara dari:

1)Tekanan yang dihasilkan oleh proses geotektonikdan menekan lapisan batubara yang terbentuk.

2) Struktur dari lapisan batubara tersebut, yakni

bentuk cekungan stabil, lipatan, atau patahan.

3) Intrusi magma, yang akan mempengaruhi dan atau

merubah grade dari lapisan batubara yang

dihasilkan.

(Anonim, 2012)

1.2. Klasifikasi Batubara

Secara umum batubara diklasifikasikan sebagai berikut,

yaitu peat (gambut), sebagian para ahli mengatakan bahwa

peat bukan batubara karena masih mengandung selulosa

bebas, tapi sebagian lagi menyatakan bahwa peat adalah

batubara muda. Carbon = 60% 64% (dmmf), Oxygen = 30%

(dmmf), Lignite, Carbon = 64% 75% (dmmf), Oxygen = 20%

25% (dmmf), Sub-bituminous, Carbon = 75% 83% (dmmf),

Oxygen = 10% 20% (dmmf), Bituminous, Carbon = 83%

90% (dmmf), Oxygen = 5% 15% (dmmf), Semi-anthracdite,

Carbon = 90% 93% (dmmf), Oxygen = 2% 4% (dmmf),

Anthracite, Carbon = > 93%.

Setelah mendapatkan pengaruh suhu dan tekanan yang

terus menerus selama jutaan tahun, maka batubara muda

akan mengalami perubahan yang secara bertahap menambah

maturitas organiknya dan mengubah batubara muda menjadi

batubara sub-bituminus. Perubahan kimiawi dan fisika terus

berlangsung hingga batubara menjadi keras dan juga

warnanya menjadi lebih hitam sehingga membentuk bituminusatau antrasit. Dalam kondisi yang tepat, peningkatan

maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung

hingga membentuk antrasit (Syafii, 2012).

Dalam proses pembatubaraan, maturitas organik

sebenarnya menggambarkan perubahan konsentrasi dari

setiap unsur utama pembentuk batubara. Terdapat dua

metode untuk menganalisis batubara, yaitu analisis ultimate

dan analisis proximate. Analisis ultimate menganalisis

Kelompok 3


6/15


komponen seluruh batubara, padat atau gas dan analisis

proximate menganalisis hanya fixed carbon juga bahan yang

mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate

harus dilakukan oleh laboratorium juga dengan peralatan yanglengkap oleh ahli kimia yang terampil, sedangkan analisis

proximate dapat diketahui dengan peralatan yang sederhana.

Di bawah ini adalah klasifikasi yang banyak

dipergunakan oleh orang, yaitu:

1.2.1. ASTM Classification

Sistem klasifikasi ini mempergunakan volatile

matter (dmmf), fixed carbon (dmmf) dan calorific value

(dmmf) sebagai patokan.

Untuk anthracite, fixedcarbon (dmmf) merupakan

patokan utama, sedangkan volatile matter (dmmf)

sebagai patokan kedua. Bituminous mempergunakan

volatile matter (dmmf) sebagai patokan kedua. Lignite

mempergunakan calorificvalue (dmmf) sebagai patokan.

1.2.2. Ralstons Classification

Ralstons mempergunakan hasil analisa ultimate

yang sudah dinormalisasi (C + H + O = 100).Ditampilkan dalam bentuk triaxial plot. Band yang

terdapat pada triaxial plot tersebut ialah area dimana

batubara berada.

1.2.3. Seylers Classification

Sistem klasifikasi ini mempergunakan % carbon

(dmmf) dan % hydrogen (dmmf) sebagai dasar utama.

Klasifikasi ini ditampilkan dalam bentuk beberapa grafik

kecil yang bertumpu pada grafik utama. Grafik utama

menghubungkan % carbon (dmmf) dengan % hydrogen

(dmmf). sedangkan grafik kecil menggambarkan

hubungan calorific value (dmmf) dengan % volatile

matter (dmmf) dan % moisture (adb), menggambarkan

% oxygen (dmmf), crucible swelling number dan rasio

O/H=8.

Di tengah grafik tersebut terdapat band yang

menggambarkan yang menggambarkan area dimana

95% batubara inggris akan berada serta menunjukkan

Kelompok 3


7/15


jenisnya. Batubara yang jatuh di atas band disebut per-

hydrous sedangkan yang jatuh di bawahnya disebut sub-

hydrous. Seylers chart ini tidak cocok untuk low rank

coal.

1.2.4. ECE Classification

ECE membuat sistem klasifikasi yang dapat

dipergunakan secara luas, pada tahun 1965 yang

kemudian menjadi standar international.Sistem ini

mengelompokkan batubara dalam class, group dan sub-

group.

Coal class mempergunakan calorific value atau

volatile matter sebagai patokan. Coal groupmempergunakan Gray-king coke type atau maximum

dilatation pada Audibert-Arnu dilatometer test sebagai

patokan, sedangkan coal sub-group mempergunakan

crucible swelling numberdan Roga testsebagai patokan.

1.2.5. International Classification of Lignites

ISO 2960:1974 Brown Coals and Lignites.

Classification by Type on the Basis of Total Moisture

content and Tar Yield, mengelompokkan batubara yang

mempunyai heating value (moist, ash free) lebih kecil

dari 5700 cal/g. Batubara dikelompokkan dalam coalclass dengan patokan total moisture dan coal group

dengan patokan tar yield.

Tar yield diukur dengan Gray-King Assay, dimana

batubara didestilasi dan hasilnya berupa gas, air, cairan,

tar dan char dilaporkan dalam persen. Tar yield

mempunyai korelasi dengan hydrogen dan pengukuran

ini cukup baik sebagai indicator komposisipetrographic.

(Anonim, 2013)

1.3. Parameter Kualitas Batubara

Salah satu tahapan penting dalam rangkaian proses

eksploitasi dan produksi batubara adalah memahami benar

tipikal batubara dalam hal ini kualitasnya. Mengingat biaya

eksploitasi yang mahal, semuanya harus memperhitungkan

segala aspek ekonomis. Hanya batubara dengan kualitas yang

bagus dan lapisan yang tebal akan menjadi titik target untuk

ditambang. Demikian juga dalam rangkaian proses produksi

yang pada ujungnya akan berhubungan dengan marketing

Kelompok 3


8/15


dimana customeratau buyer (pembeli) akan membeli produk

batubara dengan parameter kualitas tertentu sesuai dengan

kebutuhan.

Batubara sendiri merupakan endapan organik yang

mutunya sangat ditentukan oleh beberapa faktor antara lain

tempat terdapatnya cekungan, umur dan banyaknya

kontaminasi. Di dalam penggunaannya perancangan mesin

yang mempergunakan batubara sebagai bahan bakar harus

menyesuaikan dengan kualitas batubaranya agar mesin yang

dipergunakan tahan lama.

Faktor geologi yang akan berdampak pada kualitas

batubara secara global adalah cekungan sedimentasi.

Cekungan sedimentasi batubara secara umum diklasifikasikan

dalam dua jenis, yaitu cekungan yang berkembang di wilayah

kontinen stabil dan cekungan sedimentasi bergerak (mobile),

seperti back arc basin atau pull apart basin yang umumnya

terbentuk di daerah batas atau dalam kontinen oleh

tenggelamnya atau tabrakan antarplate.

Batubara merupakan bahan baku pembangkit energi

dipergunakan untuk industri. Mutu dari batubara akan sangat

penting dalam menentukan peralatan yang dipergunakan.

Untuk menentukan kualitas batubara, beberapa hal yang harusdiperhatikan adalah High heating value (kcal.kg), Total

moisture (%), Inherent moisture (%), Volatile matter (%), Ash

content (%), Sulfur content (%), Coal size (%), Hardgrove

grindability index(< 3mm).

1.3.1.High Heating Value (HHV)

High heating value sangat berpengaruh terhadap

pengoperasian alat, seperti: pulverizer, pipa batubara,

wind box, dan burner. Semakin tinggi high heating value

maka aliran batubara setiap jamnya semakin rendah

sehingga kecepatan coal feederharus disesuaikan.

1.3.2.Moisture Content

Kandungan moisture mempengaruhi jumlah

pemakaian udara primernya, pada batubara dengan

kandungan moisture tinggi akan membutuhkan udara

primer lebih banyak guna mengeringkan batubara

tersebut pada suhu keluar mill tetap.

1.3.3.Volatile Matter

Kelompok 3


9/15


Kandungan zat terbang (volatile matter) sangat

erat kaitannya dengan kelas batubara tersebut, makin

tinggi kandungan zat terbang makin rendah kelasnya.

Pada pembakaran batubara, maka kandungan zatterbang yang tinggi akan lebih mempercepat

pembakaran karbon padatnya dan sebaliknya zat

terbang yang rendah lebih mempersukar proses

pembakaran. Kesempurnaan pembakaran ditentukan

oleh:

(1.1)

Semakin tinggi fuel ratio maka karbon yang tidak

terbakar semakin banyak.

1.3.4.Ash Contentdan Komposisi

Kandungan abu akan terbawa bersama gas

pembakaran melalui ruang bakar dan daerah konveksi

dalam bentuk abu terbang atau abu dasar. Sekitar 20%

dalam bentuk abu dasar dan 80% dalam bentuk abuterbang. Semakin tinggi kandungan abu dan tergantung

komposisinya mempengaruhi tingkat pengotoran

(fouling), keausan dan korosi peralatan yang

dilalui. Selain kualitas yang akan mempengaruhi

penanganannya, baik sebagai fly ash maupun bottom

ash tetapi juga komposisinya yang akan mempengaruhi

pemanfaatannya dan juga titik leleh yang dapat

menimbulkan fouling pada pipa-pipa. Dalam hal ini

kandungan Na2O dalam abu akan sangat mempengaruhi

titik leleh abu. Abu ini dapat dihasilkan dari pengotor

bawaan (inherent impurities) maupun pengotor sebagai

hasil penambangannya.

1.3.5.Sulfur Content

Kandungan sulfur berpengaruh terhadap tingkat

korosi sisi dingin yang terjadi pada elemen pemanas

udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari

letak embun sulfur, disamping berpengaruh terhadap

Kelompok 3

Fixed Carbon

Fuel

Ratio= ---------------------

Volatile Matter


10/15


efektifitas penangkapan abu pada peralatan electrostatic

precipator.

1.3.6.Coal Size

Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butirhalus dan butir kasar. Butir paling halus untuk ukuran 900C

(1650F)

c. Liquefaction (pencairan)

Proses mengubah semua material organik

batubara menjadi bentuk cair atau liquid (diinginkan

bisa diperoleh dari campuran hidrokarbon atau zat

arang cair yang disebut tar dan larutan yangmengandung air yang mengandung jenis bahan-bahan

terlarut yang disebut zat amoniak), bahan cair tersebut

merupakan hasil distilasi destruktif batubara dan hasil

sampingan proses karbonisasi batubara. Secara umum

proses pencairan batubara ada 4 cara yaitu:

1) Pyrolysis Processes, pada proses ini batubara

dipanaskan sampai 400C tanpa penambahan

oxygen yang akan menghasilkan produk berupa:

minyak ringan dan berat, gas dan char, dengan

proses penambahan hydrogen akan diperolehproduk liquid fuels.

2) Solvent Extraction Processes, adalah proses

pencairan batubara dengan pencampuran batubara

dengan larutan yang dihasilkan melalui proses

hidrogenasi.

3) Catalytic Liquefaction Processes, adalah proses

pencairan batubara dengan pencampuran batubara

dengan katalis tertentu yang digunakan sebagai

pereaktor untuk menghasilkan hydrogen untukproses mengubah residu solid menjadi liquid

seluruhnya.

4) Indirect Liquefaction Processes, adalah proses

pencairan tidak langsung dengan melalui tahap

gasifikasi terlebih dahulu dengan penambahan uap

panas dan juga oxygen untuk membentuk gas

sintetis, yang selanjutnya dimurnikan untuk proses

kondensasi.

Kelompok 3


14/15


d. Gasification (gasifikasi)

Proses mengubah semua material organik

batubara menjadi bentuk gas (diinginkan bisa diperolehgas yang kesemuanya mengandung CO, CO2 dan H2

disamping pengotor hidrogen sulfida), gas tersebut

merupakan hasil distilasi destruktif batubara dan hasil

sampingan proses karbonisasi batubara.

e. Briquetting dan Pelletizing

Upaya untuk membentuk bahan yang kompak

dari partikel-partikel batubara yang mempunyai ukuran

relatif lebih kecil, dengan cara memberi tekanan

tertentu pada suatu tempat cetakan.f. Chemicals from coal

Penguraian batubara menjadi senyawa-senyawa

kimia.

1.4.2.Pengolahan Batubara

Setelah dilakukan penambangan, batubara

kemudian diolah untuk memisahkannya dari kandungan

yang tidak diinginkan, sehingga mendapatkan mutu

yang baik dan konsisten. Biasanya pengolahan ini

disebut (coal washing atau coal benefication) ditujukan

pada batubara yang diambil dari bawah tanah (ROMcoal). Proses pengolahannya sendiri bisa berbagai

macam, tergantung dari tingkat campuran dan tujuan

penggunaan batubara.

Batubara yang langsung diambil dari bawah tanah,

disebut batubara tertambang run-of-mine (ROM),

seringkali memiliki kandungan campuran yang tidak

diinginkan seperti batu dan lumpur dan berbentuk

pecahan dengan berbagai ukuran. Namun demikian

pengguna batubara membutuhkan batubara denganmutu yang konsisten. Pengolahan batubara juga disebut

pencucian batubara (coal benification atau coal washing)

mengarah pada penanganan batubara tertambang (ROM

Coal) untuk menjamin mutu yang konsisten dan

kesesuaian dengan kebutuhan pengguna akhir tertentu.

Pengolahan tersebut tergantung pada kandungan

batubara dan tujuan dari penggunaannya. Batubara

tersebut mungkin hanya untuk memerlukan proses

Kelompok 3


15/15


pengolahan yang kompleks untuk bias mengurangi

kandungan campuran. Agar bisa menghilangkan

kandungan campuran, batubara tertambang mentah

dipecahkan dan kemudian dipisahkan ke dalam pecahandalam berbagai ukuran. Pecahan-pecahan yang lebih

besar biasanya diolah dengan menggunakan metode

pemisahan media peralatan. Dalam proses demikian,

batubara dipisahkan dari kandungan campuran lainnya

dengan diapungkan dalam tangki berisi cairan dengan

gravitasi tertentu, biasanya suatu bahan berbentuk

magnetit tanah halus. Setelah batubara menjadi ringan,

batubara tersebut akan mengapung dan dapat

dipisahkan, sementara batuan dan kandungan campuranlainnya yang lebih berat akan tenggelam dan dibuang

sebagai limbah. Pecahan yang lebih kecil diolah dengan

melakukan sejumlah cara, biasannya berdasarkan

perbedaan kepadatannya seperti dalam mesin

sentrifugal. Mesin sentrifugal adalah mesin yang

memutar suatu wadah dengan sangat cepat, sehingga

memisahkan benda padat dan benda cair yang berada di

dalam wadah tersebut. Metode alternatif menggunakan

kandungan permukaan yang berada dari batubara dan

limbah dalam pengapungan berbuih partikel-partikelbatu tersebut (Anonim, 2013).

Kelompok 3

bab 1 pendahuluan(2)

Documents