pengaruh basis data dalam pengolahan hasil analisis batubara

Prosiding Seminar Nasional XII “Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi 2017Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta

15

Pengaruh Basis Data Dalam Pengolahan Hasil AnalisisBatubara

Studi Kasus Pematangan Buatan Batubara Daerah Gunung Mas,Kalimantan Tengah Dan Batubara Muaro Jambi, Jambi

Komang Anggayana, Harun Nuruddin Akbar, dan Agus Haris Widayat

Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Program Studi Teknik PertambanganInstitut Teknologi [email protected]

[email protected]

Abstrak

Tahap pembatubaraan dikontrol oleh temperatur, tekanan, dan waktu. Tingkat kematanganbatubara atau yang sering disebut dengan rank dapat ditentukan dengan melakukan analisisterhadap beberapa parameter, diantaranya adalah nilai kalori dan analisis proksimat.Analisis proksimat tersebut terdiri dari inherent moisture, fixed carbon, volatile matter danash content. Sampel yang dianalisis berasal dari daerah Tumbangjutuh, Rungan, GunungMas, Kalimantan Tengah dan daerah Muaro Jambi, Jambi. Batubara dari daerah GunungMas merupakan batubara dengan rank subbituminous B dengan kandungan, IM =16,18 %,Ash =12,07%, fixed carbon = 31,59%, volatile matter = 40,16 % (semuanya dalam % beratdan dalam basis adb) dan nilai kalori 4.777 kkal/kg (adb). Sedangkan batubara dari daerahMuaro Jambi merupakan batubara dengan rank subbituminous B dengan kandungan: IM=15,97 %, Ash = 2,84 %, fixed carbon = 37,19 %, volatile matter = 44,00% (semuanyadalam % berat dan dalam basis adb) dan nilai kalori 5.196 kkal/kg (adb). Pada penelitianpembatubaraan buatan ini digunakan variable temperatur : 750C, 1000C, 1250C, 1500C,1750C, 2000C, 2250C, dan 2500C, masing masing 24 jam. Sedangkan untuk variablewaktu yang digunakan adalah : 3 jam, 6 jam, 12 jam, 18 jam, 24 jam, masing masing dalamtemperatur 2500C. Pemanasan dengan menggunakan variasi temperatur dan variasi waktuterhadap kedua sampel batubara tersebut menujukkan perubahan terhadap hasil analisisproksimat dan nilai kalori yang mengindikasikan terjadinya proses pematangan batubara.Hasil pengolahan data dengan basis yang berbeda menunjukkan pola grafik yang berbedaterutama sampai dengan temperature dibawah 1000C . Hal ini terjadi karena sampai dengantemperatur 1000C terjadi dominasi pelepasan air sehingga semestinya basis data yangdipakai adalah tanpa air (db).

Kata kunci: rank, inherent moisture, fixed carbon, volatile matter, nilai kalori

1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini, kebutuhan energi masih sangat tinggi.Hampir semua kegiatan yang dilakukan sangatbergantung pada ketersediaan energi, terutamapada energi bahan bakar fosil, salah satunya adalahbatubara.

Menurut Wolf dalam Anggayana (2005), Batubaramerupakan batuan sedimen yang dapat terbakar,berasal dari tumbuhan, berwarna coklat sampaihitam, yang sejak pengendapannya terkena proseskimia dan fisika, yang mana mengakibatkanpengkayaan kandungan karbonnya. Sedangkanmenurut UU nomor 4 tahun 2009 tentangpertambangan mineral dan batubara dijelaskanbahwa batubara adalah endapan senyawa organik

karbonan yang terbentuk secara alami dari sisatumbuh–tumbuhan. Adapun keberadaan mineral(abu) dalam batubara adalah sebagai pengotor.

Pembentukan tumbuhan menjadi batubara melaluidua tahap, yaitu tahap penggambutan dan tahappembatubaraan. Tahap penggambutan disebut jugadengan tahap biokimia dengan melibatkanperubahan kimia dan mikroba, dengan dominasipengurangan kandungan air serta peningkatan nilaikalori sedangkan tahap pembatubaraan disebutjuga dengan tahap geokimia atau tahap fisika-kimia yang melibatkan perubahan kimia dan fisikabatubara, pada tahap ini banyak terjadi pelepasankandungan volatile matter. Kedua tahap tersebutmembawa konsekuensi perubahan komposisi padabatubara yang ada (disamping bahanpembentuknya). Oleh karena itu dalam


16

menyatakan hasil analisis batubara mengharuskanpenyertaan basis data yang dipakai. Tanpa basisdata maka hasil analisis batubara tidak adamanfaatnya.

1.2. Tujuan

Tujuan dari penulisan ini adalah untukmenunjukkan pengaruh basis data dalammenyatakan hasil analisis suatu batubara.

2. Metode Penelitian

Metodologi penelitian ini dimulai dengan studiliteratur tentang genesa batubara, kualitasbatubara, rank batubara, kondisi geologi daerahGunung Mas, dan Muaro Jambi, serta penelitianyang menunjang penelitian ini yang telahdilakukan sebelumnya guna meyakinkan bahwapercobaan yang dilakukan adalah benar. Setelahitu, dilakukan preparasi sampel. Preparasi yangdilakukan adalah pengecilan ukuran sampelbatubara menjadi 250 µm. Kemudian dilakukananalisis laboratorium. Analisis laboratoriumdimulai dengan dipanaskannya sampel denganvariasi temperatur dan waktu. Sampel yang telahdipanaskan, uji nilai kalori dan analisis proksimat,diantaranya adalah inherent moisture, fixedcarbon, volatile matter dan abu.

Hasil analisis untuk batubara yang diprosespembatubaraan buatan tersebut diolah danditampilkan dalam bentuk grafik grafik sehinggaterlihat peran basis data yang dipakai.

3. Pengambilan Sampel

Tumbang Jutuh, Rungan, Gunung Mas,Kalimantan Tengah

Wilayah kabupaten Gunung Mas secara geografisterletak pada posisi ±0°18’ 00” Lintang Selatansampai dengan ±01° 40’30” Lintang Selatan dan±113°01’00” Bujur Timur sampai dengan±114°01’00” Bujur Timur. Untuk mencapaikabupaten Gunung Mas dari kota Palangkaraya,perjalanan menggunakan jalur darat kurang lebih185 km selama 4 jam 30 menit. Lokasipengambilan sampel ditunjukkan dalam Gambar1.

Muaro Jambi, Jambi

Wilayah Kabupaten Muaro Jambi secara geografisterletak pada posisi ±01°0’5” Lintang Selatansampai dengan ±02°0’0” Lintang Selatan dan±103°15’00” Bujur Timur sampai dengan±104°30’00” Bujur Timur dengan luas wilayahKabupaten Muaro Jambi adalah 5.246 Km². Untukmenuju kabupaten Muaro Jambi dari kota Jambidapat ditempuh melalui jalur darat kurang lebihsejauh 40 km atau 1 jam perjalanan. Wilayahpengambilan sampel ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 1. Peta wilayah administrasi kabupaten GunungMas, Kalimantan Tengah (Pemerintah KabupatenGunung Mas, 2006)

Gambar 2. Peta wilayah administrasi Provinsi Jambi(Pemerintah Provinsi Jambi, 2012)

4. Tinjauan Pustaka

Tahapan pembatubaraan adalah perkembangangambut yang melewati lignit, sub-bituminous,bituminous, dan menjadi antrasit. Istilah-istilahtersebut merupakan bagian dari rank / peringkatyang dipakai untuk menyatakan tahap yang telah

Lokasi PengambilanSampel

PETA WILAYAH ADMINISTRASIPROVINSI JAMBI

Lokasi PengambilanSampel


17

dicapai oleh batubara dalam urutan prosespembatubaraan. Rank bukanlah suatu besaran yangdapat diukur tetapi ditentukan berdasarkanbeberapa faktor.

Ada beberapa parameter yang dipakai untukmenentukan rank batubara dan setiap parametermempunyai ruang pakai tersendiri dalam kaitannyadengan rank yang dicapai. Terdapat klasifikasiyang sering digunakan dalam menentukan rankbatubara, yaitu klasifikasi rank batubara menurutASTM D 388-99. Di dalam klasifikasi ini,parameter yang digunakan adalah fixed carbondalam dmmf, volatile matter dalam dmmf, dangross calorific value dalam m,mmf. Tabelklasifikasi rank batubara menrurut ASTM D 388 –99 ditunjukkan dalam Gambar 3. Semuaparameter yang dipakai selalu disertai dengan basisdatanya.

Gambar 3. Klasifikasi batubara ASTM D388-9

Sebelum melakukan analisis kandungan batubara,terlebih dahulu harus mengetahui tentang basisdata analitik. Terkadang perbandingan danklasifikasi batubara didasarkan pada fraksi organikalamiahnya tanpa melibatkan komponen lainmisalnya kelembapan atau kandungan air. Olehkarena itu, diperlukan basis data analitik sepertiyang digambarkan dalam Gambar 4.

Gambar 4. Skema basis data analitik (Thomas, 2002)

Dalam perhitungannya, antar basis data inimemiliki faktor konversi. Sebagai contoh : untukkonversi ke dmmf, sebelumnya diubah terlebihdahulu paramter A (Ash) menjadi MM (mineralmatter) dengan formula tertentu. Untuk formulaberdasarkan standar Australia, MM = A x 1,1.Faktor konversi antar basis data ditunjukkan dalamTabel 1.

Tabel 1. Konversi antarbasis data(Thomas, 2002)

5. Proses Penelitian

Kedua sampel yang digunakan pada penelitian inimempunyai karakteristik yang berbeda.Karakteristik tersebut bisa dilihat dengan nilaianalisis proksimat dan nilai kalori yangditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Analisis proksimat dan nilai kalori sampelGunung Mas dan Muaro Jambi

Secara garis besar, penelitian ini dibagi menjadi 3tahapan utama yaitu preparasi sampel, pemanasan,analisis proksimat dan nilai kalori.

Tahap awal preparasi dari kedua sampel batubarayang telah tersedia yaitu pengecilan ukuransampel. Dalam tahapan ini diperlukan beberapaalat dan bahan, diantaranya adalah mortar, alu,timbangan, plastik sampel, kertas sampel, danayakan atau mesh. Masing-masing sampel batubaradikecilkan ukurannya dengan cara digerusmenggunakan alu di dalam mortar sampai denganukuran 60 mesh atau 250 micrometer.


17














17














18

Setelah dilakukan tahapan preparasi sampelbatubara, tahapan selanjutnya adalah melakukanpemanasan batubara sesuai dengan variasitemperatur dan waktu yang telah ditentukan (tabel4 dan tabel 5). Dalam tahapan ini, diperlukanbeberapa alat dan bahan diantaranya adalah oven,tabung di dalam oven, gas nitrogen, heat control,thermocouple, dan desikator

Di dalam melakukan pemanasan dengan oven ini,diperlukan gas nitrogen. Gas nitrogen akan masukke dalam tabung yang sudah terisi sampel batubarauntuk mengeluarkan gas oksigen dari dalamtabung tersebut. Hal tersebut dikarenakan dalampenelitian ini menggunakan proses pirolisis.Pirolisis merupakan proses pemanasan suatu zattanpa adanya oksigen sehingga terjadi penguraiankomponen organik di dalam zat tersebut. Gasoksigen dalam melakukan penelitian ini akan bisamengakibatkan kondisi oksidasi dalam batubaratersebut, akibatnya adalah batubara bisa terbakardan akan berdampak pada uji analisis proksimatdan nilai kalori

Di dalam penelitian ini, juga digunakan alat yangdisebut dengan desikator. Setelah sampel batubaradipanaskan dalam oven, sampel batubaradimasukkan ke dalam desikator. Sebelumnya, pori-pori dalam batubara tentunya akan terbuka ketikadipanaskan. Tujuan dimasukkan ke dalamdesikator adalah untuk meminimalkan kandunganair yang berada di udara bebas masuk kembali kesampel batubara dalam proses pendinginan atauketika pori-pori batubara tersebut sudah mulaimenutup kembali.

Hasil dari uji proksimat dan nilai kalori setelahdipanaskan pada penelitian ini ditunjukkan padaTabel 3 dan Tabel 4.

Tabel 3. Hasil uji proksimat dan nilai kalori berdasarkanvariasi temperature

Tabel 4. Hasil uji proksimat dan nilai kalori berdasarkanvariasi waktu

6. Pembahasan

Batubara yang dijadikan sampel pada penelitiantentang pematangan buatan ini mempunyaikarakteristik yang berbeda. Karakteristik masing-masing sampel ditunjukkan dengan nilai analisisproksimat dan nilai kalori pada Tabel 2. untukbasis adb. Selanjutnya dilakukan konversi ke basism,mmf (moist mineral matter free) dan hasilnyaseperti pada Tabel 5.

Tabel 5. Hasil analisis proksimat dan nilai kalori sampelGunung Mas dan Muaro Jambi dalam basis data m,mmf

Berdasarkan Tabel 5 tersebut, kedua sampelbatubara merupakan batubara dengan peringkatsubbituminus B berdasarkan klasifikasi batubaraASTM D388-99.

Batubara satu dengan batubara yang lainnyamemiliki komposisi yang berbeda-beda. Belumtentu sampel batubara yang memiliki fixed carbonlebih rendah dan Volatile matter lebih tinggi akanmemiliki nilai kalori yang lebih rendah. Bisa jadibatubara yang memiliki nilai kalori yang lebihtinggi seperti sampel Gunung Mas dalam basism,mmf memiliki memiliki fixed carbon lebihrendah dan Volatile matter lebih tinggi. Setiapkomposisi di dalam batubara memiliki nilaispesifik energi yang berbeda-beda dalammempengaruhi nilai kalori. Sebagai contoh,kadungan metana dan etana dalam suatu batubaraakan memiliki pengaruh yang berbeda dalammempengaruhi nilai kalori suatu batubara. Begitujuga dengan kandungan abunya, sangatmenentukan nilai kalori kalau ditampilkan dalambasis selain ash free (af).

Berdasarkan Gambar 5. dan Gambar 6, sampelbatubara dari Gunung Mas dan Muaro jambimemiliki kecenderungan yang relatif sama.Analisis proksimat kedua sampel tersebut,menunjukkan bahwa kedua sampel mengalami


18







6. Pembahasan







18







6. Pembahasan







19

kehilangan kandungan inherent moisture cukupbanyak pada temperatur sampai 750C.

Kedua sampel mengalami penurunan kandunganinherent moisture terbanyak ketika dipanaskanpada temperatur 750C. Pada temperatur 750C, pori-pori pada batubara sudah mulai terbuka, danmengakibatkan air yang terjebak di dalam pori-pori batubara bisa terlepas.

Kehilangan air tersebut menunjukkan salah satudari tahapan pembatubaraan, yaitu dehidrasi.Dehidrasi merupakan tahapan terbuanganya airdalam jumlah besar dengan berkurangnyaporositas karena kompaksi ataupun kenaikantemperatur dalam tahapam pembatubaraan.

Pada titik yang sama, ketika kedua sampelbatubara dipanaskan pada temperatur 750C, keduasampel mengalami kenaikan relatif kandunganvolatile matter. Menurut Anggayana (2005),Volatile matter atau kandungan zat terbangmerupakan zat yang terdapat dalam batubaramerupakan komponen yang terbebaskan (hilang)apabila dipanaskan pada suhu tinggi sekitar 9000Cdengan kondisi oksigen terbatas. Material initerbebaskan dari senyawa organik atau mineraldalam batubara.

Kandungan volatile matter mengalami kenaikanketika kedua sampel batubara dipanaskan padatemperatur 750C. Hal tersebut diakibatkan karenakenaikan kandungan volatile tersebut bersifatrelatif. Sifat relatif tersebut tergantung adanyakehilangan kandungan inherent moisture yangcukup banyak yang terdapat dalam sampelbatubara.

Sebagai ilustrasi, dalam 10 gram (adb) sampelbatubara dilakukan uji proksimat untukmengetahui kandungannya. Hasilnya adalahkandungan air 3 gram, kandungan volatile matter3,5 gram, dan kandungan fixed carbon dan abuadalah 3,5 gram. Jika dipersentasekan, kanduganvolatile matter sebesar 35%. Ketika sampeltersebut dipanaskan sampai pada temperatur 750C,lalu dilakukan uji proksimat. Misal hasilnya adalahkandungan air 1 gram, kandungan volatile mattertetap 3,5 gram, dan kandungan fixed carbon danabu adalah tetap 3,5 gram, maka jikadipresentasekan, kandungan volatile mattersebesar 43,75% dalam basis yang sama, (adb) . Didalam ilustrasi tersebut, menunjukkan bahwasebenarnya kandungan volatile matter di dalambatubara tidak mengalami perubahan ketikadipanaskan pada temperatur 750C, tetapi secararelatif mengalami kenaikan karena kehilangankandungan air. Kandungan volatile matter akanmulai mengalami penurunan ketika kedua sampelbatubara dipanaskan temperatur 1000C. Hilangnyakandungan volatile matter dalam tahapanpembatubaraan disebut dengan devolatilisasi.

Gambar 5. Analisis proksimat dan nilai kalori sampelGunung Mas terhadap variasi temperature


20

Gambar 6 Analisis proksimat dan nilai kalori sampelMuaro Jambi terhadap variasi temperature

Berdasarkan Gambar 7 dan Gambar 8, sampelbatubara dari Gunung Mas dan Muaro jambimemiliki kecenderungan yang relatif masih samapada perubahan analisis proksimat dan nilai kalori.

Dari Gambar 5, 6, 7 dan 8 terlihat hal yang palingtidak sesuai dengan teori genesa batubara bahwakandungan volatile matter akan menurun dengannaiknya rank batubara. Hal ini semata adalahakibat besaral relatif yang diplotkan pada grafik.Besaran itu menjadi relative karena basis data yangdipakai adalah adb (air dried basis) dimanakandungan air (inherent moisture) masih terbawadi dalamnya. Untuk mengatasi hal ini makasemestinya ditampilkan dalam basis db (dry basis)/dmmf (dry mineral matter free). Seperti padagambar 9 dan 10. Terlihat bahwa volatile mattersampai dengan temperatur 750C tidak mengalamikenaikan untukpembatubaraan dengan variabelwantu. Dari posisi awal sampai dengan posisiakhirpercobaan, kandungan volatile mattermenurusterus. Hal ini sesuai dengan kaidah ilmugenesabatubara. Kandungan air sdh tidah berperanlagi. Kandungan mineral sebenranya juga tidakbanyakberperan sehingga basis data dry basis jugabisamemperlihatkan hal yang sama.Kandunganmineral dalam batubara tidak terkaitdengan tingkatpembatubaraan atau rank. DariGambar 10 masihterlihat adanya penaikankandungan volatile mattersampai denganpemanasan 750C walaupundipanaskan selama 24jam. Hal ini menunjukkanbahwa temperature yang75C itu tidak cukupmenghilangkan semua kandungan airnyawalaupunwaktunya diperpanjang. (waktu tidakbanyakberperan pada temperature yang rendah / dibawah75C). Kandungan air akan habis padatemperature100C.


21

Gambar 7. Analisis proksimat dan nilai kalori sampelGunung Mas terhadap variasi waktu

Gambar 8. Analisis proksimat dan nilai kalori sampelMuaro Jambi terhadap variasi waktu


22

Gambar 9. Volatilte matter kedua sampel dalam basisdata dmmf terhadap variasi waktu

Gambar 10. Volatile matter kedua sampel dalam basisdata dmmf terhadap variasi temperature

7. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian inidiantaranya adalah:

1. Pemanasan dengan menggunakan variasitemperatur dan variasi waktu terhadap keduasampel batubara mampu menujukkanperubahan terhadap hasil analisis proksimatdan nilai kalori dibandingkan dengan kondisiawal yang mengindikasikan tahapanpematangan batubara.

2. Naiknya kandungan volatile matter sampaidengan temperatur 750C semata hanya akibatbesaran relatif.

3. Penyampaian hasil analisis proksimat denganbasis yang tepat akan menghasilkankesesuaian dengan kaidah genesa batubara

Daftar Pustaka

Anggayana, Komang. 2005. Diktat Kuliah TE-4211 Eksplorasi Batubara Bagian A Genesabatubara. Bandung: Departemen TeknikPertambangan Fakultas Ilmu Kebumian danTeknologi Mineral Institut TeknologiBandung.

Anggayana, Komang, Syafrizal dan Agus HarisWidayat. 2005. Diktat Kuliah TE-4211Eksplorasi Batubara Bagian B Sampling,Kodifikasi, dan Perhitungan Cadangan.Bandung: Departemen TeknikPertambangan Fakultas Ilmu Kebumian danTeknologi Mineral Institut TeknologiBandung.

Bayon, Ronan Le, Stephan Buhre, Burkhand C.Schmidt, dan Rafael Ferreiro Mahlmann.2012. International Journal of CoalGeology 92 (2012) 45-53: ExperimentalOrganic Matter Maturation at 2kbar: Heat-up effect to low temperatur on vitrinitereflectance. Amsterdam: Elsevier.

Flores, Romeo M. 2013. Coal and Coalbed Gas:Fueling the Future. Amsterdam: Elsevier.

Han, Zhiwen, Qi Yang dan Zhigui Pang. 2001.International Journal of Coal Geology 46(2001) 133-143:Artificial Maturation Studiof a Humic Coal and a Torbanite.Amsterdam: Elsevier

Mangga, S.Andi, S.Santosa, dan B.Hermanto.1993. Peta Geologi Lembar Jambi,Sumatera.

Margono,U. Sumartadipura,A.S. 1996. PetaGeologi Lembat Tewah (Kualakurun)Kalimantan.

Proksimat Batubara. Bandung: Sub BidangLaboratorium Pusat Sumber Daya Geologi.


22



7. Kesimpulan





Daftar Pustaka










22



7. Kesimpulan





Daftar Pustaka










23

Moore, Tim A. 2012. International Journal of CoalGeology 101 (2012) 36-81: Coalbed Methane:A Review. Amsterdam: Elsevier

Prahesthi, Ludhi Oki. Fitro Zamani. PenyusunanStandar Operasional (SOP) Analaisis Kimia

Pratiwi, Afroza. Artificial Coalification Batubara LowRank Indonesia Menggunakan TeknologiHidrotermal. Palembang: TeknikPertambangan, Universitas Sriwijaya.

Purnomo, Wawang Sri, Didi Kusnadi, dan AsepSuryana. 2013. Penyelidikan BatubaraBersistem Daerah Tanjung Lanjut KabupatenMuaro Jambi Provinsi Jambi. Bandung: PusatSumber Daya Geologi.

Thomas, Larry. 2002. Coal Geology. Amerika Serikat:Wiley-Blackwell.

UU nomor 4 tahun 2009 tentang pertambanganmineral dan batubara

Yao, Suping. Dkk. 2006. A Comparative Study ofExperimental Maturation of Peat, Brown Coaland Subbituminous Coal: Implications forCoalification. Amsterdam: Elsevier

pengaruh basis data dalam pengolahan hasil analisis batubara

Documents