1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu jenis bahan bakar yang melimpah di

dunia adalah batubara. Pembakaran batubara

merupakan metode pemanfaatan batubara yang telah

sekian lama dilakukan. Batubara adalah suatu material

solid yang sangat heterogen, bahkan beberapa ahli

mengatakan bahwa batubara adalah material solid

yang paling sukar untuk diambil samplenya secara

representative. Hal ini dapat dimaklumi mengingat

pembentukan batubara yang berasal dari tumbuhan

yang sangat heterogen jenisnya. Selain itu faktor

lingkungan selama proses pembentukan (coalification)

ikut menambah heterogennya sifat-sifat atau

karakteristik batubara tersebut. Oleh karena itu,

berbagai penelitian dan pengujian statistic dilakukan

oleh komite-komite standard internasional seperti ISO

standard, ASTM standard, JIS, dan lain-lain dalam

menentukan metoda pengambilan sample yang

2

representative. Komite-komite standard tersebut secara

terus menerus mengupdate metoda-metoda sampling

dan preparasi untuk batubara agar metoda

pengambilan sample untuk batubara tersebut lebih

sempurna sehingga sample batubara dapat diambil

secara representative. Metoda standard untuk

pengambilan sample tersebut sesuai dengan

perkembangannya telah mengalami revisi-revisi atau

update dengan metoda-metoda yang lebih mutakhir.

Preparasi sample adalah pengurangan massa dan

ukuran dari gross sample sampai pada massa dan

ukuran yang cocok untuk analisa di Laboratorium.

Untuk memperbaiki kualitas batubara, maka dilakukan

pencucian batubara, agar batubara tersebut memenuhi

syarat penggunaan tertentu. Termasuk didalamnya

pembersihan untuk mengurangi impurities anorganik.

Karakteristik batubara dan impurities yang utama

ditinjau dari segi pencucian secara mekanis ialah

komposisi ukuran yang disebut size consist, perbedaan

berat jenis dari material yang dipisahkan, kimia

3

permukaan, friability relatif dari batubara dan

impuritiesnya serta kekuatan dan kekerasan.

Masalah yang muncul sebgai akibat pembakaran

langsung batubara adalah emisi gas sulfur dioksida.

Sulfur yang terdapat dalam batubara perlu

disingkirkan karena sulfur dapat menyebabkan

sejumlah dampak negatif bagi lingkungan.

1.2 Tujuan

Untuk menambah wawasan tentang

pemahaman proses preparasi dan pencucian

batubara

Mengetahui proses preparasi sampel batubara

Mengetahui proses pencucian batubara

4

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1. BATUBARA

Batubara adalah suatu batuan sedimen tersusun atas

unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur.

Dalam proses pembentukannya, batubara diselipi

batuan yang mengandung mineral. Bersama dengan

moisture, mineral ini merupakan pengotor batubara

sehingga dalam pemanfaatannya, kandungan kedua

materi ini sangat berpengaruh. Dari ketiga jenis

pemanfaatan batubara, yaitu sebagai pembuat kokas,

bahan bakar, dan batubara konversi, pengotor ini harus

diperhitungkan karena semakin tinggi kandungan

pengotor, maka semakin rendah kandungan karbon,

sehingga semakin rendah pula nilai panas batubara

tersebut.

Batubara indonesia berada pada perbatasan antara

batubara subbitumen dan batubara bitumen, tetapi

hampir 59% adalah lignit. Menurut hasil eksplorasi

pada tahun 1999 akhir, sumber daya batubara

5

indonesia jumlahnya sekitar 38,8 miliar ton, dan

sampai tahun 2003 sekitar 57,85 miliar ton.

Kemajuan pesat teknologi industri khususnya sejak

akhir tahun 1950-an membuat konsumsi energi

meningkat sangat pesat. Hal ini membuat pemakaian

bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam dan

batubara) secara besar-besaran tidak terhindarkan.

Bahan bakar fosil yang mudah di eksplorasi dan dapat

diperoleh dalam jumlah besar adalah batubara dengan

biaya yang tidak terlalu tinggi menjadi sumber energi

utama dunia selama berpuluh-pulu tahun.Tetapi

pemakain bahan bakar batubara secara besar-besaran

juga membawa dampak yang sangat serius terhadap

lingkungan terutama isu global warming dan hujan

asam.

Batubara memiliki keunggulan dibandingkan bahan

bakar fosil lainnya, yaitu:

1. Jumlah batubara yang economically exploitable

lebih banyak.

2. Distribusi batubara di seluruh dunia lebih merata.

6

Batubara jug memiliki kelemahan, antara lain:

1. Karena komposisi coal adalah CHONS + Ash, coal

identik dengan bahan bakar yang kotor dan tidak

ramah lingkungan.

2. Dibanding bahan bakar fosil lainnya, jumlah

kandugan C per mol dari batubara jauh lebih besar.

Hal ini menyebabkan pengeluaran CO2 dari

batubara juga jauh lebih banyak. Demikian juga

dengan kandungan sulfur (S) dn nitrogen (N) nya yang

bila keluar ke udara bebas bisa menjadi H2SO4 dan

HNO3 yang merupakan penyebab hujan asam.

2.1.1 Proses Pembentukan Batubara

Tahap Pertama : Pembentukan gambut

Iklim bumi selama zaman batubara adalah tropis

dan berjenis-jenis tumbuh-tumbuhan subur di daerah

rawa membentuk suatu hutan tropis. Setelah banyak

tumbuhan yang mati dan menumpuk di atas tanah,

tumpukan itu semakin lama semakin tebal

menyebabkan bagian dasar dari rawa turun secara

perlahan-lahan dan material tetumbuhan tersebut

7

diuraikan oleh bakteri dan jamur. Tahap ini

merupakn tahap awal dari rangkaian pembentukan

batubara yang ditandai oleh reaksi biokimia yang

luas. Selama proses penguraian tersebut, protein,

kanji, dan selulosa mengalami penguraian lebih

cepat bila dibandingkan dengan penguraian material

kayu (lignin) dan bagian tetumbuhan yang berlilin

(kulit ari daun, dinding spora, dan tepung sari).

Karena itulah dalam batubara yang muda masih

terdapat ranting, daun, spora, bijih, dan resin,

sebagai sisa tumbuhan. Bagian-bagian tumbuhan itu

terurai di bawah kondisi aerob menjadi karbon

dioksida, air dan amoniak, serta dipengaruhi oleh

iklim. Proses ini disebut proses pembentukan humus

dan sebagai hasilnya adalah gambut.

Tahap Kedua : Pembentukan lignit

Proses terbentuknya gambut berlangsung tanpa

menutupi endapan gambut tersebut. Di bawah

kondisi yang asam, dengan di bebaskannya H2O,

CH4, dan sedikit CO2. Terbentuklah material

dengan rumus C65H4O30 yang pada keadaan kering

8

akan mengandung karbon 61,7%, hidrogen 0,3% dan

oksigen 38%.

Dengan berubahnya topograpi daerah di

sekelilingnya, gambut menjadi terkubur di bawah

lapisan lanau (silt ) dan pasir yang diendapkan oleh

sungai dan rawa. Semakin dalam terkubur, semakin

bertambah timbunan sedimen yang menghimpitnya.

Sehingga tekanan pada lapisan gambut bertambah

serta suhu naik dengan jelas.

Tahap ini merupakan tahap kedua dari proses

penbentukan batubara atau yang disebut Tahap

metamorfik.

Penutupan rawa gambut memberikan

kesempatan pada bakteri untuk aktif dan penguraian

dalam kondisi basa menyebabkan dibebaskannya

CO2, sehingga kandungan hidrogen dan karbon

bertambah. Tahap kedua dari proses pembentukan

batubara ini adalah tahap pembentukan lignit, yaitu

batubara rank rendah yang mempunyai rumus

perkiraan C79H5,5O14,1. dalam keadaan kering, lignit

9

mengandung karbon 80,4%, hidrogen 0,5%, dan

oksigen 19,1%.

Tahap Ketiga : Pembentukan Batubara

Subbitumen

Tahap selanjutnya dari proses

pembentukan batubara ialah pengubahan batubara

bitumen rank rendah menjadi batubara bitumen rank

pertengahan dan rank tinggi. Selama tahap ketiga,

kandungan hidrogen akan tetap konstan dan oksigen

turun. Tahap ini merupakan tahap pembentukan

batubara subbitumen (sub-bituminous coal).

Tahap Keempat : Pembentukan Batubara

Bitumen

Dalam tahap keempat atau tahap pembentukan

batubara bitumen (bituminous coal), kandungan

hidrogen turun dengan menurunnya jumlah oksigen

secara perlahan-lahan, tidak secepat tahap-tahap

sebelumnya. Produk sampingan dari tahap ketiga

dan keempat ialah CH4, CO2, dan mungkin H2O.

10

Tahap Kelima : Pembentukan Antrasit

Tahap kelima adalah antrasitisasi. Dalam tahap

ini, oksigen hampir konstan, sedangkan hidrogen

turun lebih cepat dibandingkan tahap-tahap

sebelumnya. Proses pembentukan batubara terlihat

merupakan serangkaian reaksi kimia. Kecepatan

reaksi kimia ini dapat diatur oleh suhu dan atau

tekanan.

Tabel 2.1 Susunan unsur gambut, lignit, batubara

subbitumen, bitumen, dan antrasit

Karbon Volatile

Matter

Calorivic Value Moisture

Gambut

Lignit

Subbitumen

Bitumen

60%

60-71%

71-77%

77-87%

> 53%

53-49%

49-42%

42-29%

16,8 MJ/kg

23,0 MJ/kg

29,3 MJ/kg

36,3 MJ/kg

> 75% insitu

35% insitu

25-10% insitu

8% insitu

( Muchjidin, Pengendalian Mutu Dalam Industri

Batubara, 2006)

2.2. Kandungan Batubara

Disamping unsur-unsur karbon, hidrogen,

oksigen, belerang, dan nitrogen di dalam batubara

11

ditemukan pula unsur-unsur logam yang berasal

dari pengotor batubara, yaitu lapisan batubara yang

tersisip dan terperangkap diantara lapisan batubara.

Secara kimia, batubara tersusun atas tiga

komponen utama, yaitu :

1. Air yang terikat secara fisika, dapat dihilangkan

pada suhu sampai 1050C, disebut moisture.

2. Senyawa batubara atau coal substance atau coal

matter, yaitu senyawa organik yang

terutama terdiri atas atom karbon, hidrogen,

oksigen, sulfur, dan nitrogen.

3. Zat mineral atau mineral matter, yaitu suatu

senyawa anorganik.

a. Moisture

Dalam batubara moisture paling sedikit terdiri

atas satu senyawa kimia tunggal. Wujudnya dapat

berbentuk air yang dapat mengalir dengan cepat

dari dalam sampel batubara, senyawa teradsorpsi,

atau sebagai senyawa yang terikat secara kimia.

Sebagian moisture merupakan komponen zat

mineral yang tidak terikat pada batubara.

12

Moisture didefinisikan sebagai air yang dapat

dihilangkan bila batubara dipanaskan sampai 105

0C. Semua batubara mempunyai pori-pori berupa

pipa kapiler. Dalam keadaan alami, pori-pori ini

dipenuhi oleh air. Didalam standar ASTM, air ini

disebut moisture bawaan (inherent moisture).

Ketika batubara ditambang dan diproses, air dapat

teradsorpsi pada permukaan kepingan batubara, dan

standar ASTM menyebutnya sebagai moisture

permukaan (surface moisture).

Moisture yang datang dari luar saat batubara itu

ditambang dan diangkut atau terkena hujan selama

penyimpanan disebut free moisture (istilah ini

dikemukakan dalam standar ISO) atau air dry loss

(istilah yang digunakan oleh ASTM). Moisture ini

dapat dihilangkan dari batubara dengan cara

dianginkan atau dikering-udarakan. Moisture in air

dried sample (ISO) atau residual moisture (ASTM)

ialah moisture yang hanya dapat dihilangkan bila

sampel batubara kering-udara yang berukuran lebih

kecil dari 3 mm (istilahnya batubara ukuran minus

13

3 mm atau -3 mm) dipanaskan hingga 105 0C.

Penjumlahan antara free moisture dan residual

moisture disebut total moisture. Dalam analisis

batubara, yang ditentukan hanya moisture yang

terikat secara fisika, sedangkan yang terikat secara

kimia (air hidratasi) tidak ditentukan.

Jenis-jenis moisture yang biasanya ditentukan

dalam analisis batubara adalah:

1) Total Moisture (TM)

2) Free Moisture (FM) atau Air Dry Loss (ADL)

3) Residual Moisture (RM) atau Moisture in air

dried sample (MAD)

4) Equilibrium moisture (EQM) atau Moisture

holding capacity (MHC)

5) Moisture in the analysis sample (dalam analisis

proksimat, disingkat Mad).

Total Moisture (TM), disebut pula sebagai as

received moisture (istilah yang digunakan oleh

pembeli batubara) atau as sampled moisture (istilah

yang digunakan oleh penjual batubara),

menunjukkan pengukuran jumlah semua air yang

14

tidak terikat secara kimiawi, yaitu air yang

teradsorpsi pada permukaan, air yang ada dalam

kapiler (pori-pori) batubara, dan air terlarut

(dissolved water). Total Moisture didefinisikan

sebagai penjumlahan dari air dry loss (free

moisture) dan residual moisture (misture in air

dried sample).

b. Zat mineral

Zat mineral atau mineral matter terdiri atas

komponen-komponen yang dapat dibedakan secara

kima dan fisika. Zat mineral terdiri atas ash (abu)

dan zat anorganik yang mudah menguap (inorganic

volatile matter). Apabila batubara dibakar akan

terbentuk ash yang terdiri atas berbagai oksida

logam pembentuk batuan, sedangkan zat anorganik

yang mudah menguap akan pecah menjadi gas

karbon dioksida (dari karbonat-karbonat), sulfur

(dari pirit), dan air yang menguap dari lempung.

Material anorganik, yaitu mineral bukan

karbonat yang merupakan bagian dari struktur

tumbuhan, adalah zat mineral bawaan di dalam

15

batubara yang persentasenya relatif kecil. Zat

mineral dari luar yang kemungkinana berasal dari

debu atau serpih yang tebawa air atau yang larut

dalam air selama pembentukan gambut atau

tahapan selanjutnya dari pembentukan batubara

persentasenya lebih besar dan bervariasi, baik

jumlah maupun susunannya.

Mineral terbanyak di dalam batubara, yaitu

kaolin, lempung, pirit, dan kalsit. Semua mineral itu

akan mempertinggi kadar silikon lainnya. Oksida

alumunium, besi, dan kalsium, di dalam ash.

Kemudian menyusul berbagai senyawa magnesium,

natrium, kalium, mangan, fosfor, dan sulfur yang

didapatkan dalam ash dengan persentase yang

berbeda-beda.

c. Senyawa batubara

Senyawa batubara terdiri atas zat organik yang

mudah menguap dan fixed carbon. Zat organik

yang mudah menguap kebanyakan tersusun atas (1)

gas-gas yang dapat terbakar seperti hidrogen,

karbon monoksida, dan metan, (2) uap yang dapat

16

mengembun, seperti tar dengan sedikit kandungan

gas yang dapat terbakar, dan (3) uap seperti karbon

dioksida dan air, yang terbentuk dari penguraian

senyawa karbon secara termis. Kandungan volatile

matter (gabungan zat organik dan anorganik yang

mudah menguap) berkaitan sekali dengan peringkat

batubara dan merupakan parameter yang penting

dalam mengklasifikasikan batubara.

Fixed carbon merupakan residu yang tersisa

setelah moisture dan volatile matter dihilangkan.

Senyawa ini yang terdiri atas unsur-unsur karbon,

hidrogen, oksigen, sulfur, dan nitrogen, dapat

dibakar.

2.3. SAMPEL

Sampel adalah bagian kecil dari sejumlah

produksi atau lapangan batubara yang diambil

dengan cara tertentu/baku (diakui secara ilmiah dan

resmi), dikemas dan kemudian dianalisis di

laboratorium untuk mengetahui jenis, kualitas,

komposisi dan sifat-sifatnya.

17

2.4. PREPARASI BATUBARA

2.4.1 Preparasi Sampel

Proses preparasi sampel terdiri atas empat tahapan

kerja antara lain :

1. Pengeringan, jika sampel masih basah dan

susah untuk di gerus.

2. Memperkecil ukuran partikel, dengan cara

milling (crushing dan grinding) yang disebut

sebagai reduction.

3. Mencampurkan (mixing) agar sampel menjadi

homogen.

4. Mengurangi berat sampel dengan cara

membaginya menjadi dua bagian atau lebih

yang disebut divison.

Tabel 2.2. Berat sampel analitik yang diperlukan

untuk parameter tertentu

Parameter Top size

(mm)

Berat sample duplikat

ASTM ISO

Free

Moisture

50

3

10 kg

20 kg

10 kg

20 kg

18

Residual

Moistuer

Hardgrove

Grind.

Index

General

Analysis

Moisture

(adb)

Ash

Content

Volatile

Matter

Total

Sulfur

Calorivic

Value

Suhu Leleh

Ash

Analisis

4.75

0,25/0,2

*)

1 kg

2 g

2 g

2 g

2 g

2 g

4 g

20 g **)

2 g

2 g

2 g

1 g

1 kg

2 g

2 g

2 g

2 g

2 g

4 g

20 g **)

2 g

2 g

2 g

1 g

19

Ash

Fosfor

Arsen

Flour

Klor

( Muchjidin, Pengendalian Mutu Dalam Industri

Batubara, 2006)

*) -250 m (0,25 mm) untuk standar ASTM dan -

200 m (0,20 mm) untuk standar ISO

**) untuk batubara dengan ash content 10 %

Table 2.3. Berat dan ukuran butir untuk

penetuan khusus (diambil dari Standar Australia AS

4264.1-1995)

Uji Standar

referensi

Massa yang

dibutuhkan

Ukuran

partikel

Analisis

ayak

AS 3881 Massa yang

dibutuhkan

ditentukan oleh

nominal top

size

Sebelum

pengujian tidak

ada pengecilan

ukuran

20

Float-and

sink testing

AS 4156.1 Massa yang

dibutuhkan

ditentukan oleh

nominal top

size

Sebelum

pengujian tidak

ada pengecilan

ukuran

Indeks

abrasi

AS

1038.19

10 kg Melewati 16,0

mm

Indeks

Hardgrove

AS

1038.20

1 kg Nominal top

size 4,0 mm

Uji Gleserer

plastometer

AS 2137 1 kg Melewati 4,0

mm

Total

Moisture

Metode A

Metode B

AS 1038.1 300 g Nominal top

size 4,0 mm

Total

Moisture

Metode C

AS 1038.1 4 kg Nominal top

size 11,2

Uji pilot

coke oven

AS 2267 Ditentukan

oleh ukuran

pilot coke oven

Direferensikan

untuk tes

laboratorium

Analisis

petrografik

AS 2061 200 g Nominal top

size 1,0

21

Dilatometer AS

1038.12.3

1 kg Top size 4,0

mm

( Muchjidin, Pengendalian Mutu Dalam Industri

Batubara, 2006)

1) Pengeringan Udara

Pengeringan udara atau air driying kadang-

kadang diperlukan dalam tahapan kerja preparasi

sampel. Faktor yang menentukan diperlukan atau

tidaknya pengeringan udara adalah apakah batubara

akan melalui peralatan pembagi sampel atau

melalui penggerus. Jika sampel langsung akan

dibagi melalui peralatan pembagi, maka sampel

tersebut tidak perlu dikeringkan dulu.

Pengeringan sampai berat yang konstan serta

suhu yang terus ditinggikan itu tidak perlu untuk

General Analysis, karena hal ini dapat berakibat

terjadinya oksidasi pada batubara rank rendah.

Pengeringan dapat dilakukan di dalam oven atau

Drying Set suhu 10C di atas suhu kamar. Aturan

22

pengeringan dalam standard ISO, ASTM, British

Standard, dan AS.

Tabel. 2.4 Lamanya waktu pengeringan menurut

ASTM, ISO, BS, dan AS

Suhu C

Waktu pengeringan

ISO1988 ASTM

D2013

BS 1017;

part 1

AS 2646.6

15 diatas

suhu

ruangan

tapi tidak >

25C

Lebih baik

tidak > 24

jam

24 jam

25C

30C 6 jam 6 jam 24 jam

40C 6 jam

45C 3 jam 3 jam 3 jam

105C

(hanya

untuk high

rank coal)

1 Jam

23

10C- 15C

diatas suhu

ruangan,

tapi tidak >

40C,

kecuali

suhu

ruangan >

40C

Sampai

konstant

( Muchjidin, Pengendalian Mutu Dalam Industri

Batubara, 2006)

2) Memperkecil ukuran butir

Dalam ISO R-1213 diberikan definisi beberapa cara

memperkecil ukuran partikel ini:

1. to mill ; memparkecil ukuran partikel dengan

cara crushing, grinding, atau pulverizing.

2. to crush (meremukkan) ; memperkecil ukuran

partikel sampel sampai ukuran partikel kasar (>3

mm).

24

3. to grind, to pulverized (menggerus,

melumatkan) ; memperkecil ukuran partikel

sampel sampai ukuran partikel halus (

25

dicek secara teratur pada waktu-waktu

tertentu untuk meyakinkan bahwa 99% hasil

gerusan melalui ayakan.

4) Semua penggerus harus selalu bersih.

Misalnya pada pemakaian hammer mill yang

selalu menahan batubara setelah penggerusan,

sehingga pada penggerusan selanjutnya dapat

mengotori sampel yang akan digerus.

5) Memperkecil ukuran dengan tangan tidak

diperbolehkan, kecuali untuk batu bara

lempengan.

Peralatan untuk memperkecil ukuran dalam

standar ISO harus yang bekerja secara mekanis,

mesin demikian disebut mill. Yang lebih disukai

adalah high speed mill.

Peralatan tersebut bermacam-macam

jenisnya, mulai dari jaw crusher sampai roll

crusher dan dari mill sampai high speed impact

pulveriser yang khusus diperuntukkan menggerus

sampel sampai berukuran -0,2 mm.

3) Pencampuran

26

Persyaratan peralatan pencampur adalah tidak

diperbolehkan 1) memecahkan batu bara, 2)

menghasilkan debu, 3) membiarkan moisture

menguap.

4) Pembagian sampel

Bila preparasi sampel dimulai dengan

memperkecil ukuran menjadi ukuran pertengahan

dan pada langkah kedua diperkecil lagi menjadi

ukuran akhir, yakni -200m, maka cara ini disebut

two-stage preparation. Ukuran pertengahan

umumnya 10 mm atau 3 mm. Setiap pembagian

dalam two-stage preparation harus mempunyai

berat minimal:

10 mm = 10 kg

3 mm = 2 kg

1 mm = 0,6 kg

Apabila ukuran asal dari batubara adalah 120

mm atau lebih besar lagi, maka cara preparasinya

adalah theree-stage preparation yang mempunyai

dua ukuran pertengahan. Dalam cara ini berat

minimal untuk pembagian tersebut adalah:

27

10 mm = 15 kg

3 mm = 3 kg

1 mm = 1 kg

2.4.1 Peralatan Preparasi Sampel

a) Pengering

Untuk mengeringkan sampel batu bara dapat

dipakai lantai pengering-udara (air-drying floor)

atau oven pengering (air-drying oven).

Lantai pengering-udara. Suatu lantai yang rata

dan halus serta bersih yang terletak di dalam

ruangan bebas kontaminasi debu atau material

lainnya. Ruangan tersebut mempunyai sirkulasi

udara yang baik tanpa panas yang berlebihan atau

aliran udara yang berlebihan. Kondisi lantai

pengeringan-udara sedapat mungkin harus

mendekati kondisi yang disyaratkan untuk oven

pengering-udara.

Oven pengering udara. Suatu alat yang digunakan

untuk mengalirkan udara yang yang sedikit panas

pada sampel. Oven harus dapat menjaga suhunya

antara 10C-15C di atas suhu kamar. Suhu

28

maksimal oven adalah 40 C. Untuk batubara yang

mudah sekali teroksidasi, suhu oven tidak boleh

melebihi 10C diatas suhu kamar.

b) Penggerus

Beberapa jenis alat penggerus antara lain adalah :

Crusher. Ada dua jenis crusher yaitu; hummer mill

yang fungsinya untuk memecahkan sampel secara

pukulan atau benturan, jaw crusher yang fungsinya

untuk memecahkan sampel secara menekan,

contohnya roll crusher dan jaw crusher.

Hummer mill. Memiliki keuntungan :reduction

ratio tinggi, dapat memperkecil batubara

lempengan (150 mm) dan mempunyai hasil

penggerusan tinggi, harganya murah, serta tidak

terlalu makan banyak ruang. Kerugiannya adalah

mempunyai angin yang deras sehingga dapat

berpengaruh terhadap sampel Moisture,

menghasilkan fines yang banyak dan tidak dapat

dipakai pada batubara basah.

Double Roll Crusher. Keuntungan dari double roll

crusher antara lain tidak menimbulkan panas dan

29

angin, tidak menghasilkan fines yang berlebihan

dan mudah menangani batubara basah.

Jaw Crusher. Alat ini cocok untuk meremukkan

batubara keras dan kering. Untuk memperoleh

hasil yang halus susah sekali. Kerugian utamanya

adalah kapasitas rendah (kecuali lempengannya

besar) dan tidak dapat mengerjakan batubara basah.

c) Pencampur

Ada beberapa jenis alat yang memadai yaitu

paddle mixer, drum mixer, dan double cone mixer

(untuk batubara berukuran 1.0-0.2 mm).

Yang dioperasikan secara manual adalah riffle.

d) Pembagi

Pembagian sampel dapat dilakukan baik secara

manual maupun mekanis. Jika pembagian akan

dilakukan secara manual tetapi tidak menggunakan

riffle, dapat dilakukan dengan cara yang disebut

sebagai cara coning and quartering. Prinsipnya

ialah batu bara dibentuk seperti gunung (timbunan

mirip kerucut pendek), ditekan sampai rata dan

kemudian dibagi menjadi 4 bagian yang sama. Dua

30

bagian yang berlawanan disatukan untuk kemudian

dibagi empat lagi, begitu seterusnya sampai

diperoleh berat yang diinginkan. Dua bagian

lainnya dibuang.

Umumnya cara ini dipakai untuk membagi

sampel apabila tidak tersedia riffle di lapangan.

Riffle digunakan untuk membagi sampel menjadi

dua bagian sama banyak, kemudian membagi

setengahnya lagi dan demikian seterusnya hingga

diperoleh berat yang diinginkan (sama dengan cara

kerja coning and quartering).

Peralatan pembagi sampel yang bekerja secara

mekanis antara lain rotary sample divider (RSD)

dan slotted belt. Keuntungan alat pembagi sampel

mekanis ialah reduction ratio dapat divariasikan,

dan tidak perlu membagi sampel sampai

setengahnya secara berurutan. Setelah dibagi,

sampel dapat diperoleh dengan mengambil

increment kecil yang banyak (diperlukan minimal

50 increment). Jadi, menghindarkan tahap

pencampuran.

31

Rotary Sample Divider. Alat ini terdiri atas

sejumlah continer misalnya 12 atau 8 yang dibentuk

seperti segmen-segmen pada pelat berputar sekitar

60 rpm. Ukuran minimal lubang pintu harus tiga

kali ukuran terbesar partikel batubara. Jadi,

sejumlah increment akan terpisah pada setiap

putarannya, terbagi merata ke settiap kontainer.

Jika ada 8 segmen, satu kontainer akan

mengandung fraksi seperdelapan dari jumlah batu

bara yang masuk ke RSD, sehingga kita dapat

mengambil fraksi 1/8, atau .

Slotted belt. Suatu belt conveyor yang tidak

berakhir mempunyai slot dengan ruang pitch-nya

diperalati oleh alat berbentuk bibir yang bertindak

sebagai pagar pemotong.

32

Gambar 2.1 Rotary Sample Divider (RSD)

2.5. PENCUCIAN BATUBARA

2.5.1 Proses Pencucian Batubara

Pencucian merupakan usaha yang dilkakukan

untuk memperbaiki kualitas batubara, agar

batubara tersebut memenuhi syarat penggunaan

tertentu. Termasuk didalamnya pembersihan untuk

mengurangi impurities anorganik. Karakteristik

batubara dan impurities yang utama ditinjau dari

segi pencucian secara mekanis ialah komposisi

ukuran yang disebut size consist, perbedaan berat

jenis dari material yang dipisahkan, kimia

33

permukaan, friability relatif dari batubara dan

impuritiesnya serta kekuatan dan kekerasan.

Ada beberapa cara. Contoh sulfur, sulfur adalah

zat kimia kekuningan yang ada sedikit di batubara,

pada beberapa batubara yang ditemukan di Ohio,

Pennsylvania, West Virginia dan eastern states

lainnya, sulfur terdiri dari 3 sampai 10 % dari

berat batu bara, beberapa batu bara yang

ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-

negara bagian sebelah barat lainnya sulfur hanya

sekitar 1/100ths (lebih kecil dari 1%) dari berat

batubara. Penting bahwa sebagian besar sulfur ini

dibuang sebelum mencapai cerobong asap.

Satu cara untuk membersihkan batubara adalah

dengan cara mudah memecah batubara ke

bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya.

Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di

batu bara disebut sebagai "pyritic sulfur " karena

ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk

iron pyrite, selain itu dikenal sebagai "fool's gold

34

dapat dipisahkan dari batubara. Secara khusus

pada proses satu kali, bongkahan batubara

dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air ,

batubara mengambang ke permukaan ketika

kotoran sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini

dinamakan "coal preparation plants" yang

membersihkan batubara dari pengotor

pengotornya.

Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan

cara ini, bagaimanapun sulfur pada batubara

adalah secara kimia benar-benar terikat dengan

molekul karbonnya, tipe sulfur ini disebut "organic

sulfur," dan pencucian tak akan

menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba

untuk mencampur batubara dengan bahan kimia

yang membebaskan sulfur pergi dari molekul

batubara, tetapi kebanyakan proses ini sudah

terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk

mengurangi biaya dari prose pencucian kimia ini.

35

Dalam pencucian batubara, yang harus

dipertimbangkan ialah metode pencucian mana

yang akan diterapkan untuk mempersiapakan

batubara sesuai keperluan pasar, dan apakah

pencucian masih diperlukan, karena pada

prinsipnya batubara dapat dijual langsung setelah

ditambang. Kenyataannya penjualan langsung

setelah ditambang tidak berarti produser

memperoleh keuntungan maksimum. Oleh karena

itu dalam memutuskan ini perlu dimasukan juga

pertimbangan komersial. Untuk menentukan

kesesuaian alat yang digunakan dalam mencuci

batubara syarat yang diperlukan adalah ukuran

butir dari batubara yang akan dicuci, spesifik

gravity dan kapasitas produksi yang digunakan.

Alat-alat tersebut antara lain dapat dipilih Dense

Medium Separation, Concentration Table, Jig dan

Flotasi.

Dalam proses pencucian batubara untuk

memisahkan dari mineral pengotor, dipakai

36

berbagai jenis peralatan konsentrasi berdasarkan

sifat-sifat batubara dari mineral pengotor.

Perbedaan tersebut dapat berupa sifat fisik atau

mekanik dari butiran tersebut, seperti halnya berat

jenis, ukuran, warna, gaya sentripetal, gaya

sentrifugal ataupun desain peralatan itu sendiri.

Pencucian batubata dilakukan karena batubara

hasil penambangan bukanlah batubara yang bersih,

tetapi masih banyak mengandung material

pengotor. Pengotor batubara dapat berupa

pengotor homogen yang terjadi di alam saat

pembentukan batubara itu sendiri, yang disebut

dengan Inherent Impurities, maupun pengotor

yang dihasilkan dari operasi penambangan itu

sendiri, yang disebut extraneous impurities.

Dengan demikian pencucian batubara bertujuan

untuk memisahkan dari material pengotornya

dalam upaya meningkatkan kualitas batubara

sehingga nilai panas berrtambah dan kandungan

air serta debu berkurang. Batubara yang terlalu

37

banyak pengotor cenderung akan menurunkan

kualitas batubara itu sendiri sehingga tidak dapat

diandalkan dalam upaya penjualan ke konsumen.

Pada umumnya persyaratan pasar menghendaki

kandungan abu tidak lebih dari 10 %, dan pada

umum nya menghendaki nilai panas yang berkisar

antara 6000-6900 kcal/kg.

Batubara dari tambang terbuka dan tambang

dalam harus dipisahkan terlebih dahulu dari

material pengotornya yang ditimbun terlebih

dahulu di Coal Yard. Dengan bantuan Whell

Looader, raw coal dimuat ke hopper, umpan dari

hopper ini dipisahkan melalui grizzly, sehingga

batubara yang memiliki ukuran diatas 75 mm akan

dimuat ke Picking Belt yang selanjutnya akan

dipisahkan dari material pengotornya melalui hand

picking secara manual, sedangkan batubara yang

berukuran -75 mm akan dijadikan umpan

pencucian.

38

2.5.2 Macam-Macam Alat Pencucian Batubara

1. Jig

Pencucian dengan alat ini didasarkan pada

perbedaan spesific gravity. Proses yang dilakukan

Jig ini adalah adanya stratifikasidalam bed

sewaktu adanya air hembusan. Kotoran cenderung

tenggelam dan batubara bersih akan timbul di atas.

Basic jig, Baum jig sesuai digunakan untuk

pencucian batubara ukuran besar, walaupun Baum

Jig dapat melakukan pencucian pada batubara

ukuran besar tetapi lebih efektif melakukan

pencucian pada ukuran 10 35 mm dengan

spesifik gravity 1,5 1,6. Modifikasi Baum jig

adalah Batac jig yang biasa digunakan untuk

batubara ukuran halus. Untuk batubara ukuran

sedang, prinsipnya sama yaitu pulsing (tekanan)

air hembusan berasal dari samping atau dari bawah

bed. Untuk menambah bed atau mineral keras

yang digunakan untuk meningkatkan stratifikasi

dan menghindari percampuran kembali, mineral

39

yang digunakan biasanya adalah felspar yang

berupa lump silica dengan ukuran 60 mm.

2. Dense Medium Separator (DMS)

Dense medium ini juga dioperasikan

berdasarkan perbedaan spercific gravity.

Menggunakan medium pemisahan air, yaitu

campuran magnetite dan air. Medium campuran

ini mempunyai spesific gravity antara batubara

dan pengotornya. Slurry magnetite halus dalam air

dapat mencapai densitas relatif sekitar 1,8 ukuran

batubara yang efektif untuk dilakukan pencucian

adalah 0,5 150 mm dengan Spesifik gravity 1,3

1,9 type dense-medium separator yang digunakan

dapat berupa bath cyclone dan cylindrical

centrifugal. Untuk cylinder centrifugal separator

digunakan untuk pencucian batubara ukuran besar

dan sedang.

Dense medium cyclone bekerja karena adanya

kecepatan dense medium, batubara dan pengotor

oleh gaya centrifugal. Batubara bersih ke luar

menuju ke atas dan pengotornya menuju ke

40

bawah. Gambar 2 menunjukkan contoh dense

medium bath dan dense medium cyclone. Faktor

penting dalam operasi berbagai dense medium

sistem didasarkan pada magnetite dan efisiensi

recovery magnetite yang digunakan lagi.

3. Hydrocyclone

Hydrocyclone adalah water based cyclone

dimana partkel-partikel berat mengumpul dekat

dengan dinding cyclone dan kemudian akan ke

luar lewat cone bagian bawah. Partikel-partikel

yang ringan (partikel bersih) mennuju pusat dan

kemudian ke luar lewat vortex finder. Diameter

cyclone sangat berpengaruh terhadap efektifitas

pemisahan. Kesesuaian ukuran partikel batubara

yang akan dicuci adalah 0,5 150 cm dengan

spesifik gravity 1,3 1,5.

4. Concentration Tables

Proses konsentrasi table adalah konsentrasi

dengan meja miring terdiri dari rib-rib (tulang-

tulang) bergerak ke belakang dan maju terus

menerus dengan arah yang horisontal. Partikel-

41

partikel batubara bersih (light coal) bergerak ke

bawah table, sedangkan partikel-partikel kotor

(heavy partical) merupakan partikel yang tidak

diinginkan terkumpul dalam rib dan bergerak ke

bagian akhir table.

Batubara ukuran halus dapat dicuci dengan alat

ini secara murah tetapi kapasitasnya kecil dan

hanya efektif untuk melakukan pencucian pada

batubara dengan spesific gravity lebih besar 1,5

dengan ukuran partikel batubara yang dicuci 0,5

15 mm.

42

Gambar 5.1 Concentration Table

43

Gambar 5.2 Dense Medium Separator

5. Froth Flotation

Froth Flotation merupakan metode pencucian

batibara yang banyak digunakan untuk ukuran

batubara halus. Froth flotation cell digunakan

untuk membedakan karakteristik permukaan

batubara. Campuran batubara dan air dikondisikan

dengan reagen kimia supaya gelembung udara

melekat pada batubara dan mengapung sampai ke

44

permukan, sementara itu partikel-partikel yang

tidak diinginkan akan tenggelam. Gelembung

udara naik ke atas melalui slurry di dalamcell dan

batubara bersih terkumpul dalam gelembung busa

berada di atas. Kesesuaian ukuran butir batubara

yang dicuci < 0,5 mm dengan spesifik gravity 1,3.

Gambar 5.3 Froth Flotasi

Proses pencucian batubara pada washing plant

dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Tahap Preparasi

Tahap preparasi umpan (persiapan umpan) pada

pencucian perlu dilakukan dengan tujuan :

45

a. Memperoleh ukuran butir yang cocok dengan

desain peralatan pencucian

b. Supaya kotoran mudah terliberasi dari tubuh

batubara.

Dalam tahap preparasi kegiatan yang dilakukan

pemisahan Raw Coal kasar (+75 mm) pemisahan

raw coal kasar ini terjadi di Chain Conveyor yang

dibawahnya di pasang grizzly yang berukuran 75

mm.

2. Tahap Pra Pencucian

Tujuan dari tahap ini adalah menghilangkan

material pengotor yang melekat pada batubara dan

mengurangi batubara yang berukuran -0,5 mm.

Dalam tahap pencucian kegiatan yang dilakukan

meliputi :

a. Prewetting (pembahasan awal)

b. Descliming

3. Tahap Pencucian dan Pengurangan Kandungan

Air

Tahap pencucian ini terjadi di dalam baum jig

dan hydrocyclone

46

a. Baum Jig

Batubara pretreatment yang berukuran -75 mm

dialirkan ke baum jig melalui lubang umpan (jig

fedd sluice). Pada baum jig, umpan mengalami

konsentrat gaya berat, sehingga diperoleh tiga

macam produk yaitu :

1) Batubara tercuci

Batubara tercuci hasil konsentrasi gaya berat

berukuran -75 mm + 0,5 mm diteruskan ke dalam

static screen dan double deck vibrating screen

untuk dikurangi kandungan airnya, serta dilakukan

pemisahan ukuran partikelnya. Double deck

vibrating screen mempunyai lubang bukaan sebelah

atas 5 mm dan lubang bukaan sebelah bawah 0,5

mm, sehingga terjadi pemisahan ukuran batubra

tercuci setelah melewati double deck vibrating

screen sebagai berikut:

a) Batubara tercuci ukuran -75 mm + 5 mm

batubara tercuci ukuran -75 mm + 5 mm ini

diangkut oleh belt conveyor.

b) Batubara tercuci ukuran -5 mm + 0,5 mm

47

batubara tercuci ukuran -5 mm + 0,5 mm ini

dibawa oleh belt conveyor dan

selanjutnya bersama produk kasat di bawa ke

storage.

c) Batubara tercuci ukuran -0,5 mm

batubara tercuci ukuran -0,5 mm ini ditampung

pada dua macam sumuran (sump). Untuk yang

lolos dari descliming screen ditampung effluent

sump, sedangkan yang lolos dari sizing screen

ditampung pada main sump. Batubara yang masuk

ke effluent sump, bersama-sama dengan air

dipompakan ke effluent cyclone dan yang masuk ke

main sump dipompakan ke classifying cyclone

untuk kemudian diproses lebih lanjut pada unit

pencucian berikutnya.

2) Produk menengah (middling)

Produk menengah dari baum jig diangkut

dengan elevator A. dan ditumpahkan

ke dalam bak penampung kotoran (discard bin).

48

3) Batuan pengotor (Discard)

Batuan pengotor dari pengotor produk baum jg

diangkut dengan elevator B yang kemudian

ditumpahkan ke dalam discard bin. Selanjutnya

produk menengah dan produk pengotor ini dibuang

ke tempat pembuangan dengan alat angkut truck.

b. Hydrocyclone

Umpan (feed) dari hydrocyclone berasal dari

effluent sump dan main sump. Material yang masuk

ke dalam hyrocylone tersebut akan mengalami

konsentrasi gaya karena adanya gaya sentrifugal

yang terjadi di dalam cyclone, sehingga akan

menghasilkan produk limpahan atas (overflow) dan

produk limpahan bawah (under flow). Limpahan

bawah tersebut selanjutnya akan menjadi umpanm

pada slurry screen.

Produk limpahan atas dari hydrocyclone

selanjutnya diproses pada peralatan sebagai berikut:

49

1) Head Box

Pada head box produk limpahan atas dari

cyclone tersebut terbagi lagi menjadi dua macam

produk, yaitu produk limpahan atas dari head box

yang dipompakan lagi pada lounder untuk dipakai

pencucian kembali dan produk limpahan bawah

yang selanjutnya dialirkan ke thickener.

2) Bak Pengendap (thickener)

Over flow dari cyclone dialirkan ke bak

penampungan (thickener). Material yang masuk ke

thickener merupakan material pengotoryang telah

bercampur membentuk lumpur, walau pada

kenyataannya masih banyak produk batubara

umuran 0,5 mm yang terbawa bersama kotorannya.

Didalam thickener dengan bantuan flocculant

terjadi proses pengendapan.

50

BAB III

PERTANYAAN DAN JAWABAN

1. Sebukan kelebihan dan kelemahan dari

penggunaan batubara.

Jawab :

Batubara memiliki keunggulan dibandingkan

bahan bakar fosil lainnya, yaitu:

1. Jumlah batubara yang economically

exploitable lebih banyak.

2. Distribusi batubara di seluruh dunia lebih

merata.

Namun selain itu batubara juga memiliki

kelemahan, antara lain:

3. Karena komposisi coal adalah CHONS + Ash,

coal identik dengan bahan bakar yang kotor

dan tidak ramah lingkungan.

4. Dibanding bahan bakar fosil lainnya, jumlah

kandugan C per mol dari batubara jauh lebih

besar.

2. Apa yang dimaksud dengan moisture? Dan apa

saja macam-macam moisture?

51

Jawab :

Moisture adalah air yang dapat dihilangkan bila

batubara dipanaskan sampai 105 0C. Semua

batubara mempunyai pori-pori berupa pipa kapiler.

Moisture yang datang dari luar saat batubara itu

ditambang dan diangkut atau terkena hujan selama

penyimpanan disebut free moisture.

Macam-macam moisture yaitu:

1) Total Moisture (TM)

2) Free Moisture (FM) atau Air Dry Loss

(ADL)

3) Residual Moisture (RM) atau Moisture in air

dried sample (MAD)

4) Equilibrium moisture (EQM) atau Moisture

holding capacity (MHC)

5) Moisture in the analysis sample (dalam

analisis proksimat, disingkat Mad).

3. Apa yang dimaksud dengan sampel?

Jawab :

Sampel adalah bagian kecil dari sejumlah produksi

atau lapangan batubara yang diambil dengan cara

52

tertentu/baku (diakui secara ilmiah dan resmi),

dikemas dan kemudian dianalisis di laboratorium

untuk mengetahui jenis, kualitas, komposisi dan

sifat-sifatnya.

4. Sebutkan kandungan kimia yang terdapat dalam

batubara.

Jawab :

Secara kimia, batubara tersusun atas tiga

komponen utama, yaitu :

a. Air yang terikat secara fisika, dapat dihilangkan

pada suhu sampai 1050C, disebut moisture.

b. Senyawa batubara atau coal substance atau coal

matter, yaitu senyawa organik yang

terutama terdiri atas atom karbon, hidrogen,

oksigen, sulfur, dan nitrogen.

c. Zat mineral atau mineral matter, yaitu suatu

senyawa anorganik.

5. Sebutkan tahapan proses preparasi sampel.

Jawab :

Proses preparasi sampel terdiri atas empat tahapan

kerja antara lain :

53

a. Pengeringan, jika sampel masih basah dan

susah untuk di gerus.

b. Memperkecil ukuran partikel, dengan

caramilling (crushing dan grinding) yang

disebut sebagai reduction.

c. Mencampurkan (mixing) agar sampel menjadi

homogen.

d. Mengurangi berat sampel dengan cara

membaginya menjadi dua bagian atau lebih

yang disebut divison.

6. Apakah tujuan dari pencucian batubara?

Jawab :

Pencucian batubara bertujuan untuk memisahkan

dari material pengotornya dalam upaya

meningkatkan kualitas batubara sehingga nilai

panas bertambah dan kandungan air serta debu

berkurang. Batubara yang terlalu banyak pengotor

cenderung akan menurunkan kualitas batubara itu

sendiri sehingga tidak dapat diandalkan dalam

upaya penjualan ke konsumen.

54

7. Sebutkan alat-alat yang digunakan pada proses

preparasi sampel.

Jawab :

1. Hummer mill

2. Oven pengering udara

3. Crusher

4. Lantai pengering-udara

5. Double Roll Crusher

6. Jaw Crusher

7. Paddle mixer, drum mixer

8. Double cone mixer

9. Rotary Sample Divider

10. Slotted belt

55

BAB IV

RANGKUMAN

Batubara adalah suatu batuan sedimen tersusun

atas unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan

sulfur. Proses preparasi sampel terdiri atas empat

tahapan kerja, yaitu pengeringan, memperkecil ukuran

partikel, mencampurkan (mixing) agar sampel menjadi

homogen, dan mengurangi berat sampel dengan cara

membaginya menjadi dua bagian atau lebih yang

disebut divison. Sampel adalah bagian kecil dari

sejumlah produksi atau lapangan batubara yang

diambil. Pencucian merupakan usaha yang dilkakukan

untuk memperbaiki kualitas batubara, agar batubara

tersebut memenuhi syarat penggunaan tertentu. Tahap

pencucian ini terjadi di dalam baum jig dan

hydrocyclone.