BATU BARA

Indonesia saat ini merupakan negara produsen batu bara terbesar ke- 5 di dunia setelah Cina, AS, India, Australia, dan juga merupakan eksportir batubara ke-2 terbesar di dunia setelah Australia (detik.com).  

Dari data APBI (Asosiasi Penambang Batubara Indonesia) total produksi batubara Indonesia tahun 2009 mencapai 216,5 juta ton. Kaltim tertinggi dengan produksi 112,7 juta ton, Kalsel 69,7 juta ton, Bengkulu 22,7 juta ton dan Sumsel 11,4 juta ton. Namun ironisnya waktu dulu tinggal di Kaltim (Balikpapan, Samarinda, Bontang) mati listrik bukanlah hak yang aneh sudah seperti rutinitas biasa saja (sekarang gimana ya?) padahal Kaltim katanya produsen batubara terbesar se Indonesia. Juga tidak usah jauh-jauh ke luar Jawa, di Bogor saja sering mati listrik.

Aaah Indonesiaku…

Tapi saya disini tidak akan membahas masalah yang menurut saya miss manajemen pemanfaatan sumber daya alam ini, pendidikan saya belum Ph.D, belum ada kompetensi untuk itu, walau kalau di analisa secara nalar sederhana mestinya Indonesai ini tidak harus kekurangan energi dengan kekayaan alamnya yang seperti ini. Seperti biasa saya hanya ingin berbagi pengetahuan dengan sobat muda semua, pengenalan tentang batu bara, kualitasnya, pengolahannya dan cara uji analisa kimia berdasarkan  dari pengalaman saya waktu bekerja sebagai Technician di Laboratorium Bahan Tambang, siapa tau anda atau ada siswa/mahasiswa yang sedang mencari artikel tentang batubara ini mungkin bisa tambah-tambah referensinya. Selamat menyimak tulisan saya dibawah ini.

Tambang Batubara

Menurut Direktorat Batubara Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, Indonesia memiliki cadangan bartubara tertunjuk sebesar 38.768 juta MT, dari jumlah tersebut 11.484 juta MT merupakan cadangan terukur dan 27.284 juta MT merupakan cadangan terindikasi. Sedangkan yang tereksploitasi mencapai 5.362 juta MT. Kalimantan menyimpan deposit sebesar 61% (21.088 juta MT), Sumatera 38% (17.464 juta MT), dan sisanya tersebar di areal lain. Kalimantan juga menyimpan cadangan deposit thermal coal dengan nilai bakar (caloric values) tertinggi dibandingkan wilayah lain di Indonesia.

Apa pula itu istilah cadangan tertunjuk, cadangan terukur, dan cadangan terindikasi?

Ini adalah istilah dalam geologi pertambangan batubara yang secara singkat pengertiannya sebagai berikut:

• Cadangan Hipotesa (hypothetical coal resource) adalah jumlah batubara yang berada di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan yang di hitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap penyelidikan survey tinjau.

• Cadangan Tereka (inferred coal resource) adalah jumlah batubara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan yang di hitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap penyelidikan prospeksi.

• Cadangan Tertunjuk (indicated coal resource) adalah jumlah batu bara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan yang di hitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap eksploitasi pendahuluan.

• Cadangan Terukur (measured coal resource) jumlah batu bara di daerah penyelidikan atau bagian dari daerah penyelidikan yang dihitung berdasarkan data yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan untuk tahap eksploitasi rinci.

• Cadangan Terkira/cadangan terindikasi (probable coal resource)  adalah  jumlah batu bara tertunjuk dan sebagian dari jumlah batu bara terukur, tetapi berdasarkan kajian kelayakan semua factor yang terkait telah terpenuhi sehingga hasil kajiannyha dinyatakan layak.

• Cadangan Terbukti (proved  coal resource) jumlah cadangan terukur yang berdasarkan kajian kelayakan semua faktor yang terkait telah terpenuhi sehingga hasil kajiannya dinyatakan layak.

Lebih jelasnya silakan dilihat pada SNI 13-5104-1998.

Proses Pengolahan Batubara

Batubara ditambang dengan 2 metode yaitu tambang permukaan- open pit mining dan tambang bawah tanah- deep mining. Batubara asli/yang langsung di ambil dari dalam tanah di sebut batubara tertambang run of mine (ROM),  masih mengandung campuran yang tidak diinginkan. Pengotor batubara dapat berupa pengotor homogen yaitu pengotor yang terjadi di alam saat pembentukan yang di sebut inherent impurities maupun pengotor akibat operasi pertambangan atau yang di sebut extraneous impurities. Untuk penggunaan secara ekonomis pengolahan batu bara di sebut coal benefication/coal washing - pencucian batubara dengan tujuan meningkatkan kualitas batubara itu sendiri. Pengolahan tersebut tergantung pada kandungan batubara dan tujuan penggunannya. Batubara mungkin hanya memerlukan pemecahan sederhana  atau mungkin memerlukan proses pengolahan yang lebih kompleks untuk mengurangi kandungan campuran yang tidak diinginkan.

Sebelum proses pengolahan batubara tingkat lanjut, semua batubara yang di dapat dari pertambangan pasti harus melalui proses pencucian ini. Proses pencucian batubara dilakukan setelah diketahui hasil tes laboratorium yang disebut uji endap apung. Uji endap apung ini dapat memberikan gambaran derajat kedapatcucian batubara tersebut. Uji ini dilakukan untuk melihat distribusi densitas partikel batubara dengan cara mencelupkan batubara ke dalam larutan larutan yang diketahui densitasnya. Larutan yang digunakan biasanya larutan campuran organik yang mempunyai densitas 1,3-2,9; seperti perchloroethylene (d=1,60), toluena (d=1,60) atau yang terpekat tetrabromoethane (d=2,89). Derajat kedapatcucian batubara berarti kemudahan pemisahan batubara dari pengotornya melalui operasi pencucian yang akan dilakukan. Dari tes ini juga dapat diketahui densitas yang tepat dari larutan pencuci yang akan dipakai dalam proses pencucian.

Batubara yang akan di cuci dipreparasi dulu dengan proses yang disebut kominusi yaitu proses pengecilan ukuran yang meliputi proses penghancuran, penggerusan dan pengayakan.Setelah itu batubara dibawa ketempat proses pencucian dengan menggunakan conveyor. Tempat proses pencucian biasanya dibagi menjadi 2 bagian yaitu pencucian untuk batubara kasar dan untuk batubara halus (yang mana telah terpisah dari proses preparasi penggerusan dan pengayakan). Batubara digolongkan kasar bila memiliki ukuran -75 mm sampai +12 mm (lebih kecil dari 75 mm tapi lebih besar dari 12 mm), sedangkan batubara halus bila ukurannya kurang dari 12 mm. Proses pencucian batubara kasar dan halus pada dasarnya memanfaatkan perbedaan sifat fisika batubara dengan pengotornya yakni perbedaan densitas. Dengan memilih media pencuci yang memiliki densitas yang tepat antara batubara dan pengotornya dapat dipisahkan.

Jenis Batubara

Penggolongan batubara pertama kali di dasarkan atas sistem yang dipublikasikan oleh Henry-Victor Regnault di Paris tahun 1837, yang didasarkan atas hasil analisis proximat yaitu atas prosentase kadar moisture, volatile matter, fixed carbon dan kadar abu. Lalu pada tahun 1919 diperkenalkan system penggolongan batubara oleh Marie Stopes, yang didasarkan atas penampakan fisiknya yaitu batubara clarain (batubara coklat), vitrain (batubara hitam cemerlang), durain (batubara kasar/keras) dan fusain (baubara lunak). Karena tidak adanya penggolongan secara universal yang dapat diterima semua pihak akhirnya pada tahun 1929 sekelompok grup yang terdiri dari ilmuwan peneliti batubara dari Amerika dan Kanada mengeluarkan standar American Standard Association (ASA) dan American Society for Testing Material yang kemudian menjadi salah satu standar penggolongan yang diterima sejak tahun 1936.

ASA-ASTM system, menggolongkan batubara menjadi 4 kelas/tingkat. Anthracite, Bituminous, Sub-Bituminous, Lignite, yang berdasarkan atas kandungan fixed carbon, dan nilai bakar yang dihitung dengan BTU/lb. Anthracite, batubara dengan warna hitam mengkilat, keras, mempunyai kadar fixed carbon tertinggi 86%-98% dan nilai bakar 13.500-15.600 BTU/lb. Bituminous dengan penampakan sedikit coklat dan agak lunak dengan kadar fixed carbon 68%-86% dan nilai bakar 11.000-15.000 BTU/lb. Sub-Bituminous mempunyai 46%-60% kadar fixed carbon dan nilai bakar 8.300-13.000 BTU/lb. Kelas terendah lignite juga mempunyai kadar fixed carboni 46%-60% tapi dengan nilai bakar yang rendah 5.500-8.300 BTU/lb.

Di Indonesia cadangan batubara mayoritas berupa lignite yang mencapai 59%, diikuti sub-bituminous (27%), dan bituminous (14%). Anthracite yang merupakan batubara terbaik hanya berjumlah 0,5%.

Uji kualitas Batubara

Tujuan utama dari analisa batubara adalah untuk menetapkan kelas batubara berdasarkan karakteristik yang dimilikinya, juga berguna dalam penentuan proses penambangan, dan perhitungan jumlah cadangan batubara yang biasanya dikontrol dari parameter kadar air/ kelembaban (moisture), zat terbang (volatile matters), karbon padat (fixed carbon) dan kadar abu (ash) yang dihitung berdasarkan persen berat (% wt) yang kesemua parameter ini di sebut analisis proximat. Selain itu dilakukan analisis ultimate, sifat fisik dan trace elemen dari abu yang tersisa dari pembakaran batubara.

• Analisis Proximat  : kadar air (Moisture/M), kadar zat terbang (Volatile Matter/VM), kadar abu (Ash/A), kadar C tertambat (Fixed Carbon/FC)

• Analisis Ultimate   : kadar Carbon, Hidrogen, Sulfur, Nitrogen, Oksigen

• Sifat fisik              : nilai kalori (CV), berat jenis (SG), Indeks ketergerusan (HGA), nilai muai (Free Swelling Index), Ash melting pont

• Trace elemen abu : SO₄, S (organic), S (pyrite), Cl₂, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, Na₂O, K₂O, MnO₂, SO₃, CO₂

Analisa Proximat

Saat ini di laboratorium perusahaan-perusahaan “besar” tambang batubara sudah menggunakan alat Thermogravimetric yang dikombinasikan dengan FTIR (TG-FTIR) untuk melakukan semua analisa proximat dan juga penentuan pengurangan uap air secara kinetic, karakteristik reactivity, dan pengukuran gas teradsorbsi secara bersamaan kurang dari 30 menit, tapi tidak akan saya bahas di sini sebab saya keburu pindah kerja sebelum mencoba dan menguasai prinsip kerja alat ini. Di sini akan saya tulis prosedur analisis proximate batubara dengan metode konvensional yang merupakan penyederhanaan dari prosedur dalam ASTM D 3172-07a atau ISO 17246:2005.
  
1. Analisa kadar air (moisture content/M) 
   Kadar air dalam batubara akan menurunkan panas per-kg batubara,  dalam  
   batubara kandungannya antara 0,5% -10% dari beratnya.

• Analisa kadar air dilakukan dengan menempatkan sampel batubara yang telah dihaluskan sampai ukuran 200 mikron dalam krus terbuka, lalu dipanaskan dalam oven pada suhu 108±2⁰C dan di beri penutup. Didinginkan pada suhu kamar dan ditimbang. Kehilangan berat adalah kadar airnya

2.Analisa kadar zat terbang (volatile matter/VM) 

   Bahan yang mudah menguap dari batubara adalah Methana, Hidrokarbon,  

   Hidrogen, CO2, CO, dan NO. Kadar VM akan berbanding lurus dengan  nyala

   api dan membantu dalam memudahkan penyalaan batubara. Kadarnya

   terentang antara 20-35% dari berat batubara.

• Sampel batubara ditimbang dan ditempatkan pada krus tertutup lalu dipanaskan dlam tanur pada suhu 9000C 15. Sampel didinginkan dan ditimbang. Kehilangan berat adalah kadar VM. 

3. Analisa kadar abu   (Ash/A)

   Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar, parameter ini berguna  

   untuk penentuan efesiensin pembakaran.

• Buka tutup krus yang dipakai dalam analisa kadar VM, kemudian krus dipanaskan di atas nyala Bunsen, hingga seluruh karbon terbakar (uap hitamnya habis). Didinginkan lalu ditimbang untuk mendapatkan kadar  abu.

4. Analisa kadar Karbon Tetap (Fixed Carbon/FT)    

   Fixed Carbon adalah karbon dalam keadaan bebas yang tidak terikat dengan 

   elemen lain. Kandungan fixed carbon dapat memberikan gambaran kasar 

   atas  nilai kalor batubara.

• Pada prakteknya penentuan kadar FC adalah dengan rumus : 

      100 %-(% M+%VM+%A)
         

Berikut adalah beberapa istilah dalam perhitungan energy dalam pertambangan:

1. BCURA Formula singkatan dari British Coal Utilization Researh Association formula yaitu rumus untuk menghitung bahan mineral dalam batubara (MM/Mineral Matter (%)= 1,1A (Ash) + 0,053S (sulphur) + 0,74 CO₂ – 0,36
2. BOE = Barrel of Oil Equivalen. 1 BOE setara dengan 0,2004 Ton batubara
3. BTU=British Thermal Unit yaitu jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 pon air sebanyak 1⁰Fahrenheit untuk berat jenis maksimum (= 1) pada suhu 39,1⁰ F. 1 BTU equivalen dengan 1054,35 Joule atau equivalen dengan 0,25199 kcal.

Sementara hanya ini dulu yang bisa sampaikan bila ada yang ingin ditanyakan saya persilahkan bila sanggup saya akan menjawabnya. Dan dengan ini tulisan mengenai pertambangan sementara saya akhiri dulu mengingat pengalaman kerja saya baru sebatas di pertambangan migas, batubara dan mineral. Selanjutnya dalam kategori Industri dan Pertambangan akan saya bahas mengenai Water Treatment dan Waste Water Treatment yang merupakan hal yang sudah pasti ada di setiap industry.

Salam.
Beny Satyahadi