preparasi batubara itb.pdf

Geologi dan Endapan Batubara di Daerah Kecamatan Semidang Adji 31 dan Pengadonan dan sekitarnya, Kabupaten Ogan Komering Ulu Sumatera Selatan.

BAB V

BATUBARA

5.1. Pembahasan Umum

Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa

tumbuhan purba, berwarna coklat-hitam, yang sejak pengendapannya mengalami

proses kimia dan fisika, yang mengakibatkan pengayaan pada kandungan

karbonnya. Batubara merupakan salah satu jenis batuan sedimen yang memiliki

material penyusun khas dan berbeda dari batuan sedimen lainnya, baik secara

kimia maupun petrografi. Unsur-unsur utama batubara adalah karbon, oksigen dan

hidrogen. Endapan batubara dapat diartikan sebagai endapan yang mengandung

hasil akumulasi material organik yang berasal dari sisa-sisa tumbuhan yang telah

melalui proses litifikasi untuk membentuk lapisan batubara. Material tersebut

telah mengalami kompaksi, ubahan kimia dan proses metamorfis oleh

peningkatan panas dan tekanan selama periode geologi.

5.1.1. Proses Pembentukan Batubara

Dalam proses pembentukan batubara, terdapat 2 proses utama yang

berperan, yaitu proses penggambutan (peatification) dan pembatubaraan

(coalification).

5.1.1.1. Penggambutan (Peatification)

Gambut adalah sedimen organik yang dapat terbakar, berasal dari

tumpukan hancuran atau bagian dari tumbuhan yang terhumifikasi dan dalam

kondisi tertutup udara (dibawah air), tidak padat, memiliki kandungan air lebih

dari 75% (berat) dan kandungan mineral lebih kecil dari 50% dalam kondisi

kering (Anggayana, 2000).

Proses penggambutan ini merupakan tahap paling awal dari proses

pembentukan batubara, meliputi proses mikrobial dan perubahan kimia

(biochemical). Faktor yang sangat penting dalam proses ini adalah keberadaan air


dan mikro-organisme (bakteri). Tumbuhan tersusun dari berbagai unsur, yaitu C,

H, O dan N. Setelah tumbuhan mati, terjadi proses degradasi biokimia. Tumbuhan

akan mengalami pembusukan, yang kemudian diuraikan oleh mikro-organisme,

memotong ikatan kimia sehingga menjadi humus. Dalam keadaan melimpahnya

oksigen dan jumlah bakteri yang banyak, terjadi proses biokimia dimana semua

unsur tumbuhan akan terubah yang berakibat lepasnya H, O, dan N dalam bentuk

air dan NH3, sebagian unsur C dalam bentuk gas CO2, CO dan metan (CH5). Akan

tetapi jika tumbuhan tertutup air atau terendam dengan cepat maka akan terhindar

dari proses pembusukan, perubahan unsur pada tumbuhan tidak sempurna

seluruhnya, sisa tumbuhan akan bertumpuk dan bereaksi menghasilkan gambut.

Pada tahap selanjutnya, proses penggambutan akan diikuti oleh proses

pembatubaraan, meliputi proses geologi dan perubahan kimia (geochemical). Pada

tahap ini bakteri tidak ikut berperan.

5.1.1.2 Pembatubaraan (coalification)

Proses ini adalah perkembangan gambut menjadi lignit, brown coal, sub-

bituminus, bituminus dan antrasit yang dikontrol terutama oleh temperatur,

tekanan dan waktu. Selama proses perubahan gambut menjadi lignit, terjadi

proses kenaikan temperatur dan penurunan porositas. Hal ini ditunjukkan oleh

penurunan kandungan airnya (moisture content) yang cepat. Kenaikan temperatur

dan penurunan prositas ini diakibatkan oleh kompaksi yang dihubungkan dengan

peningkatan tekanan overburden (pembebanan sedimen-sedimen diatasnya) dalam

kurun waktu tertentu. Seiring peningkatan temperatur dan tekanan dalam waktu

geologi, yang diantaranya disebabkan oleh adanya gradien geothermal dan

tekanan overburden, brown coal akan terubah menjadi batubara sub-bituminus

dan bituminus. Selama proses pembatubaraan ini, persentase karbon (C)

meningkat karena unsur H, O dan N didalamnya akan terlepas sebagai gas O2,H2

dan N2. Proses akhir pembatubaraan adalah terbentuknya batubara antrasit yang

dicirikan oleh penurunan unsur H secara cepat. Faktor peningkatan temperatur

memegang peranan yang sangat penting pada tahapan ini.


5.1.2. Lingkungan Pengendapan Batubara

Batubara terbentuk dari sisa material tumbuhan dalam suatu lingkungan

tertentu dimana tumbuhan tersebut dapat terendam oleh air, sehingga dapat

disimpulkan lingkungan yang memungkinkan terbentuknya endapan batubara

yang digenangi oleh air dalam kurun waktu tertentu, yaitu rawa. Secara geografis

rawa dibagi menjadi 2 bagian, yaitu sebagai berikut :

1. Rawa Paralis (tepi laut), seperti rawa pinggir pantai, delta dan laguna.

2. Rawa Limnik (tepi danau), seperti rawa meadow dan tepi danau.

Delta merupakan lingkungan pengendapan batubara yang sering

ditemukan. Berdasarkan morfologinya, lingkungan delta dibagi menjdi 3 bagian,

yaitu delta plain, delta front dan pro-delta. Delta plain sendiri terdiri dari upper

delta plain dan lower delta plain.

Horne, dkk (1978) membagi lingkungan pengendapan batubara di daerah

delta menjadi 4 bagian, yaitu sebagai berikut :

1. Lingkungan back barrier dengan ciri lapisannya tipis, penyebaran lateral tidak

menerus dan kandungan sulfur tinggi.

2. Lingkungan lower delta plain dengan ciri lapisan tipis, penyebaran luas dan

distribusi kandungan sulfur tidak teratur.

3. Lingkungan upper delta plain-fluvial dengan ciri lapisan agak tebal, setempat

dan biasanya penyebaran lateral tidak merata serta kandungan sulfur rendah.

4. Lingkungan zona transisi antara upper dan lower delta plain, dengan ciri

lapisan yang tebal dan penyebarannya lateral luas dan rendah sulfur.


5.1.3. Analisis Kualitas Batubara

Penentuan kualitas batubara dilakukan dengan memperhatikan sejumlah

parameter kualitas yang dihasilkan dari analisis kimia dan pengujian laboratoriun.

Analisis kimia batubara terdiri dari 2 jenis, yaitu sebagai berikut :

5.1.3.1. Analisis Ultimat

Analisis ultimat adalah cara sederhana utnuk menunjukkan unsur

pembentuk batubara dengan mengabaikan senyawa kompleks yang ada dan hanya

dengan menentukan unsur kimia pembentuk yang penting. Ada 5 unsur utama

pembentuk batubara, yaitu karbon, hidrogen, sulfur, nitrogen, oksigen dan fosfor.

Kandungan sulfur yang sangat umum dijumpai dalam endapan batubara, yaitu :

1. Pirit terjadi dalam bentuk makrodeposit (lensa, vein, joint).

2. Sulfur Organik, jumlahnya 20-80% dari sulfur total. Secara kimia terikat

dalam bentuk batubara.

Gambar 5.1. Lingkungan Pengendapan Batubara (Horne dkk, 1978)


3. Sulfur Sulfat, umumnya berupa kalsium sulfat dan besi sulfat dengan jumlah

yang kecil.

5.1.3.2.Analisis Proksimat

Analisis Proksimat digunakan untuk menentukan kelas atau rank batubara.

Analisis ini terdiri dari 4 parameter utama, yaitu sebagai berikut :

• Kadar Air atau Lengas (Moisture) merupakan kandungan air yang terdapat

dalam batubara, dapat dibedakan menjadi kadar air bebas atau free (surface

moisture), kadar air bawaan (inherent moisture) dan kadar air total (total

moisture).

• Kadar Abu (ash) didefinisikan sebagai bahan inorganik yang tertinggal atau

tidak terbakar sewaktu batubara dibakar pada temperatur 8150 C.

• Zat Terbang (volatile matter) adalah komponen dalam batubara yang dapat

lepas atau menguap pada saat dipanaskan tanpa udara pada temperatur 9000 C,

meliputi volatile mineral matter dan volatile organic matter.

• Karbon Tertambat (fixed carbon) yaitu jumlah karbon yang tertambat dalam

batubara setelah kandungan air, abu dan zat terbang dihilangkan.

5.1.4. Klasifikasi Batubara

Penggolongan batubara yang secara umum digunakan adalah klasifikasi

yang dikeluarkan oleh ASTM (American Standard For Testing Minerals).

Parameter yang digunakan sebagai dasar klasifikasi ini adalah jumlah karbon yang

tertambat dan zat terbang untuk batubara dengan rank tinggi, fixed carbon > 69%.

Nilai kalori (calotific value) untuk batubara dengan rank rendah < 69%. Parameter

tambahan berupa sifat coking (karakter penggumpalan).

Dalam klasifikasi ASTM, batubara digolongkan berdasarkan nilai kalori

yang dihitung pada kondisi (basis) dry mineral matter free (dmmf), sedangkan

nilai kalori yang diperoleh dari data kualitas analisa laboratorium dalam kondisi

air dried (adb), maka nilai kalori dalam kondisi adb tersebut harus dikonversi

menjadi dmmf dengan menggunakan parr formulas sebagai berikut :


Fc (dmmf) = {(fc - 0.15 x S) 100}

[100 - (M + 1,08 x A + 0,55 x S]

Vm (dmmf) = 100 – fc (dmmf)

Cv (dmmf) = {(Btu - 50 x S) 100}

[100 - (M + 1,08 x A + 0,55 x S]

Ket :

Fc = % karbon padat (adb)

Vm = % zat terbang (adb)

M = % moisture (adb)

A = % abu (adb)

S = % sulfur (adb)

Btu = british termal unit; per pound = 1,8185 x CV(adb)

Tabel 5.1 Klasifikasi Rank Batubara (ASTM, 1981 op cit. Wood, dkk. 1983)


Gambar 5.2. Foto Singkapan Batubara Seam A (Lokasi UAL 016)

5.2. Batubara Daerah Penelitian

Berdasarkan hasil pemetaan geologi yang telah dilakukan pada daerah

penelitian, endapan batubara hanya ditemukan pada Satuan Batulempung yang

merupakan pembawa batubara dari anggota Formasi Muaraenim. Batubara yang

terdapat di daerah penelitian dijumpai sebagai sisipan.

Pada daerah penelitian ditemukan cukup banyak singkapan batubara dan

penyebarannya cukup luas. Penentuan korelasi antar singkapan batubara pada

daerah penelitian agak sukar karena tidak terdapat ciri unik yang dapat dijadikan

penentuan korelasi. Oleh karena itu, penentuan hanya didasarkan atas letak

singkapan yang berdekatan. Berdasarkan rekontruksi penampang geologi

diperkirakan terdapat 6 lapisan (seam) batubara pada daerah penelitian.

5.2.1. Lapisan Batubara A (Seam A)

Batubara Seam A (Gambar 5.5) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

UAL 016 dan SBN 005. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam A

ini 1 – 1,5 meter dengan kemiringan berkisar antara 20 - 25° ke arah baratdaya.

Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada

perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan

litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam A.

Ciri - ciri batubara pada Seam A, yaitu berwarna hitam kecokelatan,

kusam, getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa

batulempung dengan ketebalan antara 5-10 cm.


5.2.2. Lapisan Batubara B (Seam B)

Batubara Seam B (Gambar 5.6) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

UAL 010, UAL 011, UAL 017, UAL 018, LPG 001, PAU 014, PAU 015, SBN

004 dan SBN 006. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam B ini

bervariasi antara 1 – 2 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 15 - 25° ke

arah baratdaya dan 10 - 110 ke arah timurlaut membentuk pola antiklin.


perlapisan batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan

litologi pada atap dan alas pada singkapan batubara seam B.

Ciri - ciri batubara pada Seam B, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam,

getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit dan parting berupa batulempung

dengan ketebalan antara 5-8 cm.

Gambar 5.3. Foto Singkapan Batubara Seam B

(a) Lokasi UAL 017

(b) Lokasi SBN 006


5.2.3. Lapisan Batubara C (Seam C)

Batubara Seam C (Gambar 5.7) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

UAL 006, UAL 021, LPG 002, PAU 005, PAU 006 dan PAU 011. Berdasarkan

data singkapan, ketebalan batubara seam B ini bervariasi antara 0,5 – 2 meter.

Kemiringan singkapan berkisar antara 10-11° kea rah timurlaut dan 200 ke arah

baratdaya membentuk pola antiklin.

Lapisan ini cenderung menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan

batulempung karbonan. Batulempung karbonan umumnya merupakan litologi pada

atap dan alas pada singkapan batubara seam C.

Ciri - ciri batubara pada Seam C, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam,

getas, jarak antar cleat cukup rapat, terdapat pirit.

Gambar 5.4. Foto Singkapan Batubara Seam C

(a) Lokasi PAU 011

Batulempung

(b) Lokasi PAU 005

Batubara


5.2.4. Lapisan Batubara D (Seam D)

Batubara Seam D (Gambar 5.8) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

UAL 003, UAL 004, UAL 005, UAL 022, SNP 001, SNP 002, SNP 003, PNG

004, PNG 005, PNG 006, PNG 007, PNG 008, PAU 002, PAU 003, PAU 004,

PAU 008, PAU 009, PAU 010 dan LPG 003. Berdasarkan data singkapan,

ketebalan batubara seam D ini bervariasi antara 0,5 – 1,5 meter. Kemiringan

singkapan berkisar antara 9 - 13° ke arah timurlaut dan 200 ke arah baratdaya dan

membentuk pola antiklin.

Lapisan ini cenderung menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan


atap dan alas pada singkapan batubara seam D.

Ciri - ciri batubara pada Seam D, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam,



Gambar 5.5. Foto Singkapan Batubara Seam D

(b) Lokasi PAU 004 (a) Lokasi PNG 007


5.2.5. Lapisan Batubara E (Seam E)

Batubara Seam E (Gambar 5.9) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

PNG 009. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara seam E ini bervariasi

antara 0,4 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara 10° ke arah timurlaut.


perlapisan batulempung. Batulempung ini merupakan litologi pada alas pada

singkapan batubara seam E.

Ciri - ciri batubara pada Seam E, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam,



Gambar 5.6. Foto Singkapan Batubara Seam E (lokasi PNG 009)

Batubara

Batubara

Batubara

Parting Lempung

Batubara


5.2.6. Lapisan Batubara F (Seam F)

Batubara Seam F (Gambar 5.10) tersingkap di lokasi penelitian pada titik

LPG 004, LPG 005 dan LPG 006. Berdasarkan data singkapan, ketebalan batubara

seam F ini bervariasi antara 0,7 – 1,5 meter. Kemiringan singkapan berkisar antara

15 - 20° ke arah baratdaya.

Lapisan ini cenderung tidak menerus dan merupakan sisipan pada perlapisan


atap dan alas pada singkapan batubara seam F.

Ciri - ciri batubara pada Seam F, yaitu berwarna cokelat kehitaman, kusam,



Gambar 5.7. Foto Singkapan Batubara Seam F (lokasi LPG 004).


5.3. Sumberdaya Batubara Daerah Penelitian

Ada 5 metoda yang umum digunakan dalam menghitung sumberdaya

batubara, yaitu sebagai berikut :

1. Metoda Penampang

2. Metoda Circular USGS

3. Metoda Blok

4. Metoda Polygon

Pemakaian metoda diatas disesuaikan dengan kualitas data, jenis data yang

diperoleh dan kondisi lapangan serta metoda penambangan. Karena data yang

digunakan dalam perhitungan hanya berupa data singkapan, maka metoda yang

digunakan adalah Metoda USGS.

Secara umum, langkah - langkah yang dilakukan untuk menghitung

sumberdaya batubara dengan menggunakan Metoda USGS (Wood, dkk, 1983)

adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan peta sebaran batubara.

2. Pembuatan lingkaran di setiap titik singkapan batubara, dimana

a. Daerah yang berada pada radius 0 - 400 meter merupakan sumberdaya

terukur (measured resources)

b. Daerah yang berada pada radius 400 – 1200 meter merupakan sumberdaya

tertunjuk (indicated resources)

c. Daerah yang berada pada radius 1200 – 4800 meter merupakan

sumberdaya terkira (inferred resources)

3. Berdasarkan radius lingkaran yang telah dibuat berdasarkan Metoda USGS

sebelumnya, maka akan didapat titik pepotongan pada tiap lingkaran, dimana

hasil dari titik perpotongan tersebut akan menghasilkan cadangan daerah yang

akan dihitung jumlah sumberdayanya (Gambar 5.3).


4. Rumus perhitungan jumlah sumberdaya batubara daerah penelitian mengacu

pada Metoda Circular USGS, dimana aturan perhitungan di atas berlaku untuk

kemiringan lapisan batubara lebih kecil atau sama dengan 300, sedangkan

untuk batubara dengan kemiringan lapisan lebih dari 300 aturannya adalah

harga proyeksi radius lingkaran tersebut ke permukaan (Gambar 5.4).

Adapun rumus perhitungan adalah sebagai berikut :

a. Untuk dip @ ≤ 300

Sumberdaya = luas area (m2) x tebal (m) x berat jenis (ton/m3)

b. Untuk dip @ > 300

Sumberdaya = luas area (m2) x tebal (m) x berat jenis (ton/m3)

Cos α

Gambar 5.8. Metoda Circular USGS (Wood et al., 1983)


Gambar 5.9. Penghitungan Sumberdaya Batubara Metoda USGS Dengan Memperhatikan Kemiringan Lapisan.

preparasi batubara itb.pdf

Documents