I. GEOLOGY BATUBARA. I. Pembentukan Batubara

Transkripsi

1 I. GEOLOGY BATUBARA Tumbuhan atau pohon yang telah mati berjuta tahun yang lalu, kemudian membusuk atau mengurai secara tidak sempurna karena kondisi tertentu, sehingga membentuk suatu fossil tumbuhan yang selanjutnya dipengaruhi oleh waktu, temperature, dan tekanan, maka terbentuklah suatu sedimen organik yang disebut BATUBARA I. Pembentukan Batubara Apabila ada suatu tumbuhan atau pohon yang mati, kemudaian jatuh ke tanah yang kering, maka tumbuhan tersebut akan membusuk dan akhirnya hilang tidak meninggalkan sisa organik, karena diuraikan oleh bakteri pengurai. Akan tetapi apabila suatu tumbuhan atau pohon yang sudah mati kemudian jatuh di daerah yang berair seperti rawa, sungai, atau danau, maka tumbuhan tersebut tidak akan mengalami pembusukan secara sempurna, karena pada kedalaman tertentu bakteri tidak lagi bisa menguraikan tumbuhan tersebut baik bakteri aerob maupun anaerob. Akibatnya sisa tumbuhan tersebut akan terus mengendap membentuk suatu sediment fossil tumbuhan yang selanjutnya mengalami perubahan fisik dan biokimia serta dipengaruhi oleh waktu, tekanan, dan temperature, sehingga membentuk suatu sediment atau batuan organik yang sekarang disebut BATUBARA. Proses pembentukan batubara terjadi beberapa tahap, dan tahapan-tahapan tersebut disebut Coalification. Proses coalification tersebut dimulai dari Peat sampai Antrasit. I.1 Teori Pembentukan Batubara Pada dasarnya semua teori setuju bahwa batubara berasal dari fossil tumbuhan. Namun demikian ada beberapa teori yang menerangkan bagaimana proses terjadinya batubara tersebut. Diantaranya ada dua teori yang penting untuk diketahui yaitu teori INSITU dan teori DRIFT. Teori INSITU menjelaskan bahwa batubara terbentuk di daerah dimana tumbuhan tersebut berasal atau dengan kata lain endapan batubara tersebut berada di hutan atau di daerah bekas hutan tumbuhan yang membentuk batubara tersebut. Batubara yang Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 1

2 terbentuk dengan teori insitu hanya terjadi di hutan basah atau daerah hutan yang berawa karena di daerah seperti ini beberapa jenis bakteri pengurai tidak aktif, bahkan mati. Sedangkan di daerah hutan kering, pembusukan terjadi sempurna sehingga tidak ada material organik yang tersisa kecuali mineral yang kembali ke tanah dan pada kondisi ini tumbuhan yang mati tersebut tidak akan menjadi batubara. Teori DRIFT menjelaskan bahwa batubara terbentuk didaerah yang bukan merupakan daerah dimana tumbuhan pembentuk batubara tersebut berasal. Tumbuhan atau pohon yang sudah mati, kemudian terbawa oleh air (banjir), kemudian terendapkan di delta-delta sungai atau didalam danau purba sehingga pembusukan tumbuhan tersebut tidak sempurna dan akhirnya membentuk fossil tumbuhan yang kemudian menjadi batubara dengan teori DRIFT. I.2 Proses Pembentukan Batubara (Coalification) Proses atau tahap pertama pembentukan batubara adalah pembentukan Peat atau yang disebut dengan Peatification. Pada tahap ini terjadi perubahan secara biokimia atau perubahan diagenetik. Perubahan yang cepat terjadi pada top 0.5 meter dimana pada kedalaman ini bakteri aerob yang aktif dan menguraikan vegetasi tersebut. Pada level lebih bawah lagi yang aktif adalah bakteri anaereob. Bakteri ini mengkonsumsi oksigen dari molekul organik. Bakteri ini biasanya aktif sampai kedalaman 10 M, di bawah kedalaman tersebut perubahan yang terjadi adalah perubahan kimia seperti ; polymerisasi, reaksi reduksi dan lain-lain. Pada kedalaman ini berat akumulasi peat menyebabkan tekanan bertambah, dan perubahan fisik pun terjadi pada peat tersebut. Pada prinsipnya perubahan fisik tersebut merupakan pemerasan kelebihan air dari endapan peat tersebut. Penurunan kandungan moisture pada proses ini tercatat sekitar 1 % untuk setiap kedalaman 10m. Kandungan Carbon pada lapisan bagian atas bertambah agak cepat seiring dengan terjadinya pembusukan pada zat-zat selulosa. Kenaikan kandungan Carbon dalam basis d.a.f. (dry ash free) mencapai 40-50% sampai 55-60% terjadi pada top 0.5m. Pada transisi dari Peat ke Lignite adalah disebabkan oleh perubahan diagenetik, dan perubahan selanjutnya merupakan metamorfosis atau perubahan bentuk yang disebabkan oleh perubahan fisika dan perubahan kimia akibat terjadinya pengaruh tekanan dan panas terhadap endapan tersebut. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 2

3 Pada transisi dari Peat ke Lignite dan selanjutnya ke sub-bituminous, terjadi penurunan porositas secara drastis. Penurunan porositas ini disebabkan oleh terjadinya kompresi lapisan batubara tersebut oleh berat dari overburden. Penurunan porositas menyebabkan penurunan pula pada kandungan moisture, (baik moisture holding capacity, Total moisture, maupun air dried moisturre). Pada Lignite moisture berkurang sampai 4 % untuk setiap kedalaman 100m. Sedangkan pada transisi dari Lignite ke sub-bituminous terjadi penurunan moisture 1 % untuk setiap kedalaman m. Penurunan moisture tersebut diikuti dengan naiknya nilai kalori pada basis dry ash free. Selama transisi dari Lignite ke sub-bituminous menghasilakan produk dari reaksi coalification yaitu; moisture,carbon dioksida, dan gas methan dalam jumlah yang kecil yang merupakan hasil pembusukan sisa-sisa lignin. Pada batubara high volatile bituminous kelanjutan tahap coalification ditunjukan dengan terus berkurangnya oxygen dan moisture yang menghasilkan naiknya nilai kalori. Perubahan transisi dari biuminous ke antrasit, diikuti dengan menurunya nilai Volatile matter yang cukup drastis. Penurunan volatile matter (daf) pada transisi ini mencapai lebih dari 14 % - 40 %. Sedangkan kenaikan carbon (daf) nya adalah dari 85% sampai 90%. Perubahan ini disebabkan oleh terjadinya perubahan kimia dalam molekul batubara. Pada kelas sub-bituminous susunan molekul batubara terdiri dari campuran rantai lurus hidrokarbon (alifatik) dan beberapa struktur cincin siklik (aromatik). Selama proses coalification, molekul hidrokarbon batubara terus mengalami pemadatan membentuk lebih banyak struktur aromatik. Pada tahap sub-bituminous, struktur cincin aromatik tersebut membentuk clusters atau kelompok kecil dengan rata-rata 3 cincin aromatik setiap cluster-nya. Pada tahap ini 60% carbon dan hidrogen dalam batubara termasuk kedalam kelompok atau fraksi aromatik. Pada kelompok low volatile bituminous, jumlah rata-rata cincin aromatik dalam satu cluster adalah 8, dan 82 % dari carbon dan hidrogen dalam batubara terkandung dalam fraksi aromatik. Sedangkan pada kelas antrasit, 100 % carbon dan hidrogen merupakan struktur aromatik dengan kata lain molekul telah mengalami pemadatan atau terkondensasi sempurna. Volatile matter secara prinsip berasal dari struktur carbon dan hidrogen dengan struktur alifatik, karena salah satu sifat dari struktur alifatik ini adalah mudah terputus dan Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 3

4 tervolatilisasi sebagai gas hidrokarbon seperti gas methan. Semakin rendah kandungan hidrokarbon alifatik dari suatu batubara maka semakin rendah nilai volatile matter batubara tersebut. Apabila suatu batubara mengandung struktur hidrokarbon alifatik lebih banyak maka nilai volatile matter dari batubara tersebut akan semakin tinggi. Gambar-1 dibawah ini menggambarkan dua struktur hidrokarbon dalam batubara. H 2 C-CH 2 -CH 2 -CH-CH 2 -CH 2 Siklik Aromatik Alifatik Gambar-1: Struktur Aromatik dan Alifatik Vitrinite reflectant yang memiliki korelasi yang bagus dengan volatile matter (daf) pada kelas batubara bituminous merupakan ukuran dari derajat aromatisasi yang telah terjadi dalam batubara. Tahap akhir dari coalification adalah transisi dari bituminouse ke antrasit. Ditandai dengan turunnya kandungan hidrogen secara drastis dan juga rasio H/C. Pada transisi ini menghasilkan gas methan yang merupakan produk utama dari pelepasan hidrogen yang dimulai pada kira-kira level volatile matter 29% (daf) dan 87% carbon(daf). Diperkirakan sekitar 200 lier gas methan dilepaskan dari setiap 1 kg batubara pada transisi dari bituminous ke antrasit. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 4

5 II. Efek Umur, Temperature,dan Tekanan Seperti dijelaskan pada edisi sebelumnya bahwa selam proses pembentukan batubara atau coalification, ada tiga faktor yang mempengaruhi yaitu umur, temperature dan tekanan. Ketiga faktor tersebut sangat menentukan rank dari batubara tersebut. Faktor umur adalah lamanya batubara tersebut mengalami pengendapan, atau usia kapan batubara tersebut mulai terbentuk. Sedangkan faktor temperature adalah efek panas yang mempengaruhi endapan batubara. Sumber panasnya tersebut bisa berasal dari panas bumi, berasal dari vulknik. Faktor tekanan biasanya diidentikan dengan kedalaman seam batubara tersebut karena semakin dalam suatu seam batubara terkubur di dalam bumi maka efek tekanan yang diterimanya dari overburden diatasnya semakain besar. II.1 Efek Umur Umur batubara adalah kapan suatu batubara atau coalification terjadi. Seperti kita ketahui bahwa batubara terbentuk berjuta-juta tahun yang lalu. Cara atau metoda pengukuran umurnya hampir sama dengan yang digunakan pada penentuan umur suatu fosil. Untuk menyederhanakn periode waktu khususnya pada periode kapan kebanyakan batubara terbentuk, maka para akhli geologi membuat suatu tabel yang membagi-bagi umur atau zaman menjadi beberapa periode seperti terlihat pada tabel 1 (Simplified Geological Time Scale). Mayoritas batubara Australia terbentuk pada periode Permian, sedangkan Batubara Indonesia kebanyakan terbentuk pada masa Tertiary. Oleh karena itu banyak yang mengatakan bahwa batubara Indonesia adlah batubara muda (young age coal). Hal ini tidak ada hubungannya dengan banyaknya Antrasit yang ditemukan di daerah Sumatra. Penting untuk dipahami bahwa tua-mudanya batubara adalah ditentukan oleh umur pembentukan batubara tersebut. Sedangkan coal rank ditentukan oleh kualitas batubara tersebut. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 5

6 TABEL 1 Simplified Geological Time scale PERIODE Quarternary Tertiary Cretaceous Jurassic Triasic Permian Carboniferous Devonian KURUN WAKTU Sekarang 2 Juta tahun lalu 2 65 Juta tahun lalu Juta tahun lalu Juta tahun lalu Juta tahun lalu Juta tahau lalu Juta tahun lalu Juta tahun lalu Periode Tertiary dapat dibagi menjadi 6 epoch seperti tabel dibawah ini : TABEL - 2 Pembagian Epoch Epoch Mulai Sampai Durasi (Juta tahun lalu) (Juta Tahun) Paleocene Eocene Oligocene Miocene Pliocene Batubara yang terbentuk pada masa Tertiary kebanyakan berada pada epoch Eocene (Mayoritas di Kalimantan Selatan) dan Miocene (Mayoritas di Kalimantan Timur). Efek faktor umur hanya berarti apabila temperature cukup tinggi. Sebagai contoh; di Amerika ditemukan ada coal bed yang sudah terkubur sampai kedalaman Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 6

7 5400 m, dimana temperature pada kedalaman tersebut sudah mencapai 140 o C. Setelah 17 juta tahun batubara tersebut termasuk kedalam rank High Volatile Bituminous. Sedangkan di Jerman ditemukan batubara dengan kedalaman dan temperature yang sama, setelah 270 juta tahun, batubara tersebut telah tertranformasi kedalam rank Low Volatile Bituminous. Contoh lain; di Rusia ditemukan batubara yang terbentuk pada periode Carboniferous ( juta tahun yang lalu), tapi batubara tersebut masuk kedalam rank Lignite. Hal ini dikarenakan batubara tersebut tidak pernah terekspose pada temperature lebih dari 30 o C. II.2 Efek Temperature Temperature adalah salah satu faktor yang mempengaruhi selama pembentukan batubara atau coalification. Sumber panas tersebut dapat berasal dari : 1. Geothermal Gradient Semakin dalam ke perut bumi, maka semakin panas juga temperaturenya. Penambahan temperature yang normal adalah 3-4 o C untuk setiap kedalaman 100m. Namun dibagian daerah Meksiko ada Geothermal Gradient mencapai 16 o C setiap penambahan kedalaman 100 m. Apabila hanya geothermal gradient sebagai sumber panas yang mempengaruhi batubara, maka batubara perlu terkubur sampai kedalaman 1500 m sebelum kelas Bituminous tercapai. 2. Igneous Intrusion Adalah kontak antara lelehan magma dengan batubara sebagai akibat dari aktifitas vulkanik. Intrusi ini dapat mencapai temperature lebih dari 1000 o C. Apabila contak langsung dengan batubara, dapat menyebabkan perubahan bentuk yang signifikan, namun biasanya intrusi tersebut tidak langsung contact dengan batubara. Apabila batuan penghalang antara magma dengan batubara merupakan penghantar panas yang cukup baik, maka batubara tersebut masih dapat terpengaruhi oleh intrusi tersebut. Tingkat pengaruh dari intrusi tersebut tergantung dari besarnya dan tingkat intrusi tersebut. Intrusi yang memotong atau menyilang dengan arah vertikal terhadap coal seam disebut dyke. Sedangkan Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 7

8 intrusi yang menyilang dengan arah horisontal terhadap coal seam baik dari bawah maupun dari atas seam disebut Sill. 3. Tectonic activity (Aktifitas tektonik) Sumber panas ini adalah hasil dari gesekan atau pergeseran lempeng bumi atau blok batuan secara besar-besaran yang sering disebut patahan atau faulting. Panas ini dapat menyebabkan up-grading batubara secara local pada seam atau blok batubara dimana efek panas tersebut terjadi. II.3 Efek Tekanan Efek tekanan sangat berperan pada saat awal pembentukan batubara atau coalification sampai tercapainya rank high volatile bituminous. Efek ini merupakan pemerasan atau squeezing out of the water. Kedalaman, selain menimbulkan geothermal gradien juga memiliki efek tekanan dari beban diatasnya. Tekanan tektonik juga dapat menimbulkan efek tekanan terutama pada shearing force dapat menyebabkan upgrading batubara yang disebabkan oleh perubahan physico-structural. III Sytem klasifikasi Seperti dijelaskan pada pasal sebelumnya bahwa umur dan rank adalah dua hal yang berbeda pengukurannya. Umur ditentukan oleh kapan terjadinya pembentukan batubara tersebut. Sedangkan ranking atau kelas ditentukan oleh kualitas atau parameter-parameter yang ditentukan dari batubara tersebut. Ada beberapa sistem klasifikasi yang biasanya digunakan untuk menentukan rank suatu batubara yaitu : 1. ASTM Classification 2. Seyler s Classification 3. Ralston s Classification 4. ECE Classification (Economic Commission for Europe) 5. International Classification for Lignite Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 8

9 Diantara sistem klasifikasi siatas yang paling sering digunakan adalah sistem klasifikasi ASTM. Dimana sistem ini membagi rank atau golongan batubara menjadi beberapa kelas seperti dibawah ini: Dalam klasifikasi ASTM tersebut batubara berdasarkan kualitasnya dapat dibagi menjadi beberapa golongan seperti di bawah ini. ANTHRACITE : 1. Meta-anthracite 2. Anthracite 3. Semi anthracite BITUMINOUS : 1. Low volatile bituminous 2. Medium volatile bituminous 3. High volatile-a bituminous 4. High volatile-b bituminous Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 9

10 5. High volatile-c bituminous SUBBITUMINOUS : 1. Subbituminous A 2. Subbituminous B 3. Subbituminous C LIGNITE : 1. Lignite-A 2. Lignite-B IV Substansi Batubara Komponen batubara secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu : Moisture/air, Mineral Matter, dan Organik. Lihat ilustrasi gambar dibawah ini : Kalau Batubara dimisalkan sebagi batang atau tabung, maka bagian bagian komponen batubara adalah seabagi berikut : Moisture M Total Moisture EQM Inherent moisture Dan Lain -lain Mineral Matter MM Ash Analayis Ash Fusion Tempeature Organic batubara B`A`T`U`B`A`R`A Trace element Calorific Value Volatile matter Sulfur Fixed carbon Dan Lain-lain Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 10

11 Substansi batubara selain seperti yang diilustrasikan diatas, juga dapat digolongkan lagi menjadi beberapa golongan substansi sepeti Proximate, Ultimate, dan petrografik. Coal Proximate Coal Ultimate Coal Maceral M Moisture M Moisture M Moisture MM Ash / Mineral matter MM Ash / Mineral matter MM Ash / Mineral matter VM Volatile Matter Carbon Hydrogen Vitrinite Nitrogen Liptinite / Exinite Sulfur FC Fixed Carbon Oksigen Inertinite Coal Proximate Batubara dapat dibagi menjadi 4 bagian dalam proximate, dimana pada bagian organik batubara dibagi lagi menjadi 2 berdasarkan sifat penguapan atau keteruraian dengan pemanasan pada suhu tertentu dan waktu tertentu. Bagian Organik yang menguap atau terurai ketika batubara dipanaskan tanpa oksigen pada temperature 900 o Celsius digolongkan sebagai Volatile Matter. Sedangkan bagian organik batubara yang tetap pada pemanasan tersebut digolongkan sebagai Fixed Carbon atau karbon tetap. Volatile matter biasanya berasal dari struktur alifatik carbon yang mudah putus dengan thermal dekomposisi, sedangkan fixed carbon berasal dari gugus rantai carbon yang kuat seperti gugus aromatik. Semakin tinggi peringkat batubara semakin besar jumlah carbon yang membentuk aromatik, dan semakin tinggi juga fixed carbon dan semakin Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 11

12 rendah Volatile Matter yang diperoleh. Oleh karena itu peringkat batubara dapat dilihat dengan penurunan Vlatile matter. Lihat illustrasi gambar struktur batubara di bawah ini A Structural Model of Brown Coal Basic of Structural Units for Coals of various rank Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi peringkat batubara semakin banyak struktur aromatiknya pada setiap cluster. Hal ini menunjukan bahwa semakin tinggi peringkat semakin padat batubara tersebut dan semakin tinggi fixed carbonnya. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 12

13 Coal Ultimate Pada penggolongan batubara ultimate, unsur moisture dan mineral matter tetap, tetapi unsur organiknya dibagi berdasarkan unsur pembentuk organik tersebut. Unsur- unsur pembentuk organik batubara terdiri dari Total Carbon, baik yang berasal gugus alifatik maupun yang berasal dari gugus aromatik, Kemudian Hidrogen (tidak termasuk hidrogen yang berasal dari air atau moisture. Kemudian Nitrogen, Sulfur, dan Oksigen. Dalam penentuannya Oksigen tidak secara langsung ditentukan melainkan dengan cara mengurangkan unsur organik yang 100% dikurangi dengan Carbon, Hidrogen, Nitrogen dan Sulfur. Coal Maceral Pada penggolongan Coal Maceral, unsur moisture dan mineral matter tetap, akan tetapi unsur organiknya dibagi berdasarkan substansi pembentuk batubara yang terdiri dari 3 golongan atau grup maceral yaitu: Vitrinite, Exinite atau liptinite, dan Inertinite. Grup maceral ini didasarkan pada fosil atau bahan pembentuk batubara seperti daun, akar, batang, cutikula, spora, dan lain-lain. Grup maceral dan maceral yang terkandung dalam batubara dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Maceral Dalam Batubara Grup Maceral Maceral Vitrinite Exinite / Liptinite Inertinite Telinite Collinite Vitrodetrinite Sporinite Cutinite Resinite Alginite Liptodetrinite Micrinite Macrinite Semifusinite Fusinite Sclerotinite Inertodetrinite Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 13

14 Vitrinite Vitrinite adalah maceral yang paling domonant dalam batubara. Maceral ini berasal dari batang pohon, cabang, atau dahan, tangkai, daun, dan akar tumbuhan pembentuk batubara. Nilai reflectan dari Vitrinite dijadikan penentu peringkat batubara, dan sering dikorelasikan dengan nilai volatile matter seperti yang terdapat pada ASTM standard. Liptinite Seperti namanya, Liptinite berasal dari spora, resin, alga, cutikula (yang terdapat pada permukaan daun) lilin/parafin, lemak dan minyak. Suberinite, tidak tercantum diatas, hanya terdapat pada batubara tersier. Maceral ini berasal dari substansi semacam gabus yang terdapat pada kulit kayu, dan pada permukaan akar, batang dan buah buahan. Fungsi dari maceral ini sebenarnya untuk mencegah pengeringan pada tanaman. Inertinite Material pembentuk inertinite sebenarnya sama dengan pembentuk Vitrinite. Yang membedakannya adalah historikal pembentukannya yang disebut fusination. Charring atau oksidasi pada saat proses pembentukan batubara berlangsung merupakan proses yang membedakan substansi Vitrinite dan Inertinite. Inertinite ini biasanya memiliki kadar carbon yang tinggi, hydrogen yang rendah serta derajat aromatisisty yang tinggi. Fusinite sering juga disebut sebagai mother of charcoal karena diidentikan dengan terjadinya forest fire pda saat dekomposisi batubara. Pada batubara Indonesia Maseral dari grup inertinite seperti sclerotinite banyak ditemukan dan biasanya berasal dari sisa-sisa atau fosil fungi. Fusinite Cutinite Macrinite Sclerotinite Resinite Sporinite Telinite Fusinite dengan bogenstructur Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 14

15 Grup tersebut terdiri dari sub-sub maceral yang lebih kecil lagi seperti terlihat pada tabel di bawah ini. Coal Maceral Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 15

16 II. KUALITAS BATUBARA DAN PENGUJIANNYA 1.0 PENGANTAR Hasil dari analisa dan pengujian contoh batubara digunakan oleh Geologis eksplorasi untuk mengevaluasi apakah deposit batubara memiliki potensi untuk mensuplai pasar yang telah ada dan yang akan datang, dan feasibility study apakah layak untuk melakukan operasi penambangan pada cadangan batubara tersebut. Jika tambang batubara telah beroperasi, diperlukan pengendalian mutu dari produksi, untuk memonitor mutu produksi, dan untuk batubara yang dikapalkan apakah sesuai dengan persyaratan kontrak yang diminta. Pengujian yang dilakukan digunakan untuk menentukan karakteristik batubara sesuai dengan peringkat (rank) dan potensi pemanfaatannya, yang dapat terdiri dari ; Pengujian fisik, seperti Hardgrove Grindability Index, Relative Density, Sizing Analysis, Handling, Float & Sink Test. Pengujian kimia, seperti analisa proksimat, analisa ultimat, nilai kalori Pengujian pemanfaatan batubara thermal, seperti ash fusion, ash analysis untuk elemen mayor dan elemen mikro, trace element, fly ash properties. Evaluasi Petrografik. 2.0 Analisa Batubara Thermal Berikut adalah analisa yang biasa dilakukan untuk mengevaluasi batubara batubara Thermal, Total moisture Moisture holding capacity Proximate analysis Ultimate analysis Total sulphur Form of sulphur Carbon dioxide Calorific value Chlorine Phosporus Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 16

17 Relative density Hardgrove grindability index Abrasion index Ash analysis major element Trace element Ash fusion 2.1 Metode Standard Kebanyakan pengujian yang dilakukan pada batubara bersifat empiris. Hasil yang diperoleh tidak secara absolut mengukur sifat sifat intrinsik dari batubara tersebut, tetapi dengan melakukan perbandingan terhadap batubara batubara tertentu yang memiliki peringkat, jenis dan sifat analisa yang mirip atau berdekatan. Hal ini sangat jelas pada analisa proximate, HGI, abrasion index, dan ash fusion temperature. Nilai absolut diperoleh dari hasil analisa ultimate dan nilai kalori. Hasil analisa dari pengujian parameter tersebut biasanya dilaporkan dalam basis dry ash free (daf), dan pada basis ini hasil tersebut tergantung dari validitas nilai kadar air dan abu yang dilaporkan. Pengujian abu pada ash analysis dan ash fusion temperature tidak tergantung dari nilai kadar air tetapi tergantung pada bagaimana abu tersebut dipreparasi dari batubara. Berdasarkan pada analisa proksimat, terdapat beberapa perbedaan antara metode International Standard (ISO) dengan American Society of Testing Materials (ASTM). Keduanya digunakan secara luas di Indonesia. Moisture in the analysis sample : ASTM method : o Pengeringan contoh analisa dasar (general analysis sample) sampai berat konstan selama preparasi contoh. Dengan catatan pada preparasi contoh bahwa untuk lignit perlu diperjelas antara penentuan berat konstan dan invalidasi dari hasil analisa dari parameter lainnya yang dapat terpengaruh dengan membiarkan contoh dengan suhu yang meningkat pada waktu tertentu. Suhu dan waktu maksimum yang diperbolehkan adalah 40 C selama maksimum 14 jam. o Selama analisa, contoh dikeringkan di dalam oven pada suhu 107 C selama satu jam. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 17

18 o Contoh dikeringkan dalam udara. Moisture in the analysis sample : ISO method : o Selama preparasi contoh, contoh analisa dasar hanya dikeringkan sampai contoh tersebut dialirkan melalui peralatan penggerus dan pembagi. Waktu pengeringan maksimum yang direkomendasikan adalah 6 jam pada 30 C atau 4 jam pada 40 C. o Selama analisa, contoh dikeringkan dalam oven pada suhu 105 C sampai berat konstan. Untuk batubara Indonesia dapat tercapai dalam 3 jam. o Batubara dikeringkan dalam nitrogen bebas oksigen dan dalam minimum free space oven untuk mengurangi kemungkinan batubara teroksidasi. Ash in the analysis sample : ASTM method : o Kadar abu (ash) ditentukan pada suhu 750 C. o Tidak ada penentuan rate kenaikan suhu pada furnace sampai mencapai suhu yang dibutuhkan untuk kebanyakan jenis batubara. o Jika contoh mengandung mineral mineral pirit dan karbonat dalam kadar yang signifikan, sulit untuk dapat diperoleh nilai reprodusibilitas antar laboratorium yang memuaskan, kecuali furnace dipanaskan pada kenaikan suhu yang tertentu. Jika prosedur tersebut digunakan dan masih belum dapat memperoleh nilai duplikasi yang baik, maka hasil analisa abu dapat dilaporkan dalam basis sulpur free basis. Pada batubara indonesia dikarenakan kebanyakan memiliki ph yang rendah, maka kadar mineral karbonatnya sangat kecil atau tidak ada. Ash in the analysis sample : ISO method : o Kadar abu (ash) ditentukan pada suhu 815 C. o Furnace harus mencapai suhu 500 C dlam waktu 45 menit dari keadaan suhu kamar, dan mencapai suhu 815 C dalam waktu 45 menit. Volatile Matter in the analysis sample : ASTM method : o Batubara dipanaskan dalam cawan platina pada suhu 950 C selama 6 menit. o Metode juga membahas mengenai penanganan sparkling coal dimana terjadi kehilangan material batubara secara fisik dari contoh, yang Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 18

19 disebabkan oleh moisture yang terlepas secara mendadak jika contoh langsung dipanaskan pada suhu 950 C. Metodenya adalah dengan memanaskan batubara secara bertahap pada suhu 600 C selama 6 menit, kemudian pada suhu 950 C selama 6 menit. o Tidak diterangkan mengenai udara di dalam furnace selama pengujian. Volatile Matter in the analysis sample : ISO method : o Batubara dipanaskan pada suhu 900 C selama 7 menit. o Pengujian menggunakan furnace dengan pintu tertutup rapat sehingga udara tidak dapat mengalir ke dalam furnace selama pengujian Diskusi Mengenai Metode Standard Batubara tidak mengandung abu, tetapi memiliki kandungan mineral (mineral matter), yang dalam kondisi pengujian secara thermal berubah menjadi residu tak terbakar yang dilaporkan sebagai kadar abu (ash). Selama pemanasan beberapa reaksi yang mungkin terjadi pada kandungan mineral batubara adalah ; Dekomposisi pirit, 4FeS O Fe 2 O SO 3 Dekomposisi karbonat, CaCO 3 + panas CaO + CO 2 Fiksasi sulfur, CaO + SO CaSO 4 Na2O + SO Na2SO4 Kekeliruan dalam menentukan tingkat kenaikan suhu seperti yang digambarkan pada metode standard dapat menimbulkan reaksi tersebut secara bertahap. Contoh dari efek mineralisasi pada hasil analisa abu batubara adalah sebagai berikut : 1. Di Victoria, Australia, kadar abu yang ditentukan dari batubara lignit adalah 3.9 %. Ketika batubara dibakar dalam boiler pembangkit tenaga listrik, kadar abu yang mengendap hanya sebesar 2 %. Penyelidikan menunjukkan bahwa kadar Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 19

20 tinggi sodium dari batubara tersebut merupakan bagian dari struktur molekul batubara dan bukan merupakan bagian dari kandungan mineralnya. Pada aplikasi industri, sodium tersebut akan terbuang dari furnace dan tidak termasuk dalam reaksi. Dalam pengujian batubara sodium terfiksasi ke dalam abu. Metode khusus telah dikembangkan yaitu dengan merendam batubara dalam larutan asam untuk menghilangan kandungan larut asamnya, dan kadar abu ditentukan dari batubara yang telah direndam tersebut. Larutan asam yang digunakan untuk merendam batubara tersebut kemudian di analisa dan kadar abunya dilaporkan sebagai penjumlahan dari kadar kandungan mineral larut asam dan material yang tak terbakar setelah batubara direndam. Hasil ini sesuai dengan kadar abu dari pembakaran batubara dalam pembangkit listrik tersebut. 2. Di Thailand terdapat batubara dengan hasil analisa sebagai berikut : Moisture (ar) 32 % Ash (ad) 22 % Total Sulphur (ad) 4 % Calcium in ash 40 % On line anayser menunjukkan kadar abu 5 % lebih rendah dari kadar abu yang ditentukan menggunakan metode standard. Perbedaan terjadi karena fiksasi sulfur oleh kalsium dalam pengujian laboratorium. Untuk penentuan kadar volatile matter, apa yang ditentukan adalah berat yang hilang dari contoh ketika dipanaskan pada suhu dan waktu yang tertentu. Jika waktu dan suhu tidak diikuti dengan tepat, maka hasil analisa akan tidak sesuai dengan hasil jika persyaratan dalam metode standard diikuti. Dikarenakan metode standard ISO dan ASTM untuk analisa proksimat dapat memberikan hasil analisa yang berbeda secara signifikan, maka laporan analisa harus mencantumkan metode standard yang digunakan untuk memperoleh hasil tersebut. Jika sebagian dari contoh batubara, diperoleh dari pembagian contoh gross (gross sample) pada tahap terakhir preparasi contoh akan dikirim ke laboratorium lain, baik sebagai contoh uji profisiensi (round robin sample) atau sebagai contoh referee analysis, terdapat 95 % kemungkinan bahwa hasil analisa yang diperoleh akan berada dalam toleransi antar laboratorium jika kedua laboratorium tersebut menggunakan Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 20

21 metode yang sama dan mengikuti secara tepat metode standard yang telah dipublikasikan tersebut Basis Pelaporan Hasil Analisa Analisa batubara dilaporkan untuk keperluan komersial dalam basis basis sebagai berikut ; As received basis (juga diartikan as sampled), air dry basis (basis dimana analisa dilakukan), atau dry basis (db). Perhitungan analisa air dried basis ke basis lainnya : o Untuk mengkonversi dari air dried basis ke as received basis ; Kalikan nilai hasil analisa dalam air dried basis (adb) dengan faktor : (100 M ar) / (100 Mad) o Untuk mengkonversi dari air dried basis ke dry basis ; Kalikan nilai hasil analisa dalam air dried basis (adb) dengan faktor : 100 / (100 M ad) Dimana : M ar adalah total moisture dalam as received basis M ad adalah air dried moisture o Untuk mengkonversi dari as analysed basis ke air dried moisture yang berbeda ; 1. Jika M1 adalah moisture dari hasil analisa dan M2 adalah air dried moisture sesuai dengan yang dibutuhkan oleh hasil analisa, dan M1 > M2, kalikan hasil analisa dengan faktor :] (100 M2) / (100 M1) 2. Jika M1 < M2, kalikan hasil analisa dengan faktor : (100 M1) / (100 M2) Batubara dapat didasarkan sebagai gabungan antara kandungan organik yang terkontaminasi oleh kandungan mineral dan moisture. Basis lain yang digunakan untuk mengevaluasi hasil analisa batubara dirancang untuk mengevaluasi perubahan yang terjadi dalam fraksi organik, dimana sifat fisik dan kimianya berubah selama proses pembatubaraan (coalification). Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 21

22 Dry ash free basis, (daf) dihitung dengan mengkalikan hasil analisa dalam adb dengan faktor : 100 / {100 (M ad + A ad)} dimana M adalah moisture (%) dan A adalah kadar abu (%). Nilai kalori, volatile matter dan ultimat juga dapat dilaporkan dalam basis ini. Dry ash free basis (daf) digunakan dalam evaluasi peringkat batubara dan sebagai indikator dari kemungkinan oksidasi. Di Indonesia, nilai kalori (daf) dan volatile matter (daf) yang sangat tinggi dan sangat tidak sesuai menunjukkan kandungan maseral liptinite yang besar. Dry mineral matter free basis (dmmf) memberikan hasil pengukuran yang lebih presisi daf basis karena mineral matter (kandungan mineral) merupakan bagian yang substansial dari batubara. kandungan mineral dapat dihitung dengan rumus Parr ; MM = 1.08 A S Dimana : MM : Mineral matter (%), A : ash (kadar abu, %), S : Sulphur (%). Basis dihitung dengan menggunakan faktor : 100 / {100 ( MM + M)}. Standard ISO tidak mengijinkan perhitungan dmmf jika kadar abu di atas 10 %. Catatan : adalah memungkinkan untuk menentukan kandungan mineral batubara secara langsung dengan menggunakan gelombang radio frekwensi. Moist and mineral matter free basis (mmmf), adalah basis yang digunakan untuk menentukan peringkat batubara dalam sistem klasifikasi ASTM. Moisture yang termasuk di dalamnya adalah equilibrium moisture (EQM) atau juga dkenal dengan moisture holding capacity (MHC) atau bed moisture. Hasil yang dilaporkan dalam basis ini sebagai equilibrium moisture adalah atas dasar sebagai bagian dari material organik pada tahap awal proses pembatubaraan (coalification) Pelaporan hasil analisa Sangat esensial jika basis dari hasil analisa yang diperoleh dicantumkan dalam laporan analisa. Secara konvensional lignit dilaporkan dalam as received, air dried, dan dry basis. Sebelum mengkonversi ke daf, dmmf, atau mmmf basis, Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 22

23 Karbon harus dikoreksi terhadap CO 2 yang diturunkan dari mineral mineral yang terkandung dalam batubara tersebut. Ini biasanya untuk batubara peringkat rendah. Hidrogen harus dikoreksi terhadap kadar air hidrat dari kandungan mineral (mineral matter). Volatile Matter harus dikoreksi terhadap CO 2 dan kadar air hidrat dari mineral matter. Total sulfur harus dikoreksi terhadap piritik sulfur dan sulfat sulfur. (ini adalah alasan mengapa faktor 0.55 S dimasukkan ke dalam rumus Parr). 4.0 BATUBARA PERINGKAT RENDAH Sistem pengkodean ECE untuk batubara peringkat tinggi mendefinisikan batubara peringkat rendah sebagai; batubara dengan nilai kalori gross (moist, ash free basis) lebih rendah dari 24 MJ/Kg, dan rata rata acak vitrinite reflectance lebih rendah dari 0.6 %. Batubara memiliki peringkat yang lebih tinggi dimana nilai kalori grossnya lebih dari 24 MJ/Kg, dan rata rata acak vitrinite reflectance lebih tinggi dari 0.6 %. 24 MJ/Kg = 5700 cal/g = BTU/lb. Definisi ini adalah untuk semua jenis batubara lignit dan sub bituminus yang di dalam sistem klasifikasi ASTM termasuk dalam batubara peringkat rendah. Batubara peringkat rendah dikarakterisasi dari tingginya struktur porus. Pengeringan batubara jenis ini untuk keperluan analisa akan mengecilkan volumenya dan bersifat ireversibel, dan mengakibatkan perubahan struktur batubara. Perubahan ini dapat menimbulkan komplikasi dalam pengujian batubara peringkat rendah. Pembahasan berikut ini menggambarkan analisa analisa yang dapat dilakukan untuk batubara thermal, dan keterbatasan hasil yang dapat diperoleh. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 23

24 5.0. Penentuan Kadar Air Jenis jenis analisa untuk kadar air ( moisture ) untuk batubara adalah sebagai berikut : 1. Total Moisture 2. Moisture in the analysis sample 3. Equilibrium moisture 4. Transportable Moisture Limit. Ada beberapa jenis istilah kadar air yang non standard yang biasa berlaku pada batubara, seperti free moisture, yang serupa dengan analisa air drying loss dalam penentuan total moisture, dan surface moisture, yang juga dapat disamakan dengan air drying loss. Kedua istilah tersebut tidak begitu tepat, seperti yang diasumsikan bahwa adalah mungkin dengan menggunakan pengeringan udara untuk menghilangkan kadar air permukaan (surface mositure) secara selektif tanpa menghilangkan kadar air yang terikat dalam pori pori batubara. Definisi lainnya dari free moisture adalah selisih antara equilibrium moisture dengan total moisture Total Moisture Total moisture juga disebut sebagai as received moisture, atau as sampled moisture. Dan Bukan as fired moisture seperti yang digunakan dalam perhitungan pembakaran batubara. Total moisture didefinisikan sebagai semua moisture yang terdapat dalam batubara yang tidak terikat secara kimia dalam substansi batubara atau kandungan mineralnya (mineral matter). Total moisture ditentukan dengan mengunakan prosedur dua tahap baik pada metode standard ASTM dan ISO, dan digunaka sebagai bagian untuk mengkalkulasi hasil analisa dalam air dried basis menjadi as received basis, pada saat batubara diperdagangkan. Pengambilan sampel untuk keperluan perdagangan batubara harus sedekat mungkin dengan lokasi pemuatan batubara. Untuk batubara yang melalui proses trans shipment, contoh batubara untuk penentuan total moisture harus diambil dari atas kapal pengangkut (vessel). Tahap pertama penentuan total moisture adalah penentuan air drying loss, dan dapat terdiri dari satu tahap atau lebih. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 24

25 ASTM mempersyaratkan bahwa seluruh contoh harus dikeringkan sampai berat konstan sebelum di gerus, dan setiap melalui proses penggerusan dan pembagian, contoh harus melalui proses pengonstanan berat kembali. Dalam ISO diijinkan untuk mengekstraksi contoh moisture sebanyak 10 increament dengan berat sesuai dengan ukuran top size dari batubara tersebut. Atau mengambil contoh yang terpisah untuk penentuan total moisture dan analisa dasar. Contoh total moisture dikeringkan dalam udara sampai mencapai berat konstan. Berat konstan didefinisikan sebagai laju kehilangan berat yang lebih kecil dari 0.1 % per jam. Oven pengering dapat digunakan dalam proses pengeringan, dan sebelum berat terakhir diambil untuk perhitungan air drying loss, contoh harus dibiarkan agar mencapai kondisi tekanan udara yang sama dengan kondisi laboratorium. Jika temperatur pengeringan adalah 40 C, maka pengkondisian memerlukan waktu 4 jam. Tahap kedua dari proses ini adalah penentuan residual moisture. Batubara yang telah dikeringkan dalam udara di gerus dan dilakukan pengujian residual moisture dengan metode standard yang sesuai ; ASTM mempersyaratkan ; 1. Pengeringan batubara ukuran top size 2.36 mm sampai berat konstan. Contoh ditimbang setiap 30 menit. 2. Pengeringan batubara ukuran top size mm selama 1 jam pada suhu 107 C 3. Pengeringan 5 gram contoh batubara dengan ukuran top size mm selama 1.5 jam. ISO mempersyaratkan ; 1. Pengeringan dalam oven dengan udara pada batubara dengan ukuran top size 10 mm. Metode menyatakan bahwa proses ini tidak sesuai untuk batubara peringkat rendah. 2. Pengeringan dalam oven menggunakan nitrogen untuk batubara ukuran minus 3 mm sebanyak 10 gram sampai berat konstan. 3. Penentuan volumetrik langsung dangan mendestilasi contoh menggunakan toluene. Metode ini memberikan hasil dengan bias yang besar, dan sebaiknya tidak digunakan. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 25

26 Reprodusibilitas : ASTM menentukan repeatability antar laboratorium sebesar 0.5 %, tetapi dengan catatan bahwa nilai ini tidak selalu dapat digunakan untuk batubara peringkat rendah. ISO tidak menentukan nilai toleransi reproducibility, dimana pengujian harus dilakukan pada laboratorium yang berbeda menggunakan sub contoh yang terpisah tanpa melalui proses penggerusan Perhitungan Total Moisture Total Moisture dihitung dengan rumus : TM% = ADL + [RM X {(100-ADL)/100}] Bukan dengan menjumlahkan kedua komponen secara langsung. Dimana : TM = Total Moisture % ADL = Air Drying Loss % RM = Residual Moisture (%) 5.2. Moisture in The Analysis Sample Terdapat perbedaan yang mendasar antara ASTM dan ISO dalam prosedur preparasi contoh untuk penentuan moisture in the analysis sample. Dalam metode ASTM, contoh analisa dasar dan total moisture diperlakukan sebagai satu contoh, yang dapat dikeringkan pada waktu maksimum 14 jam. Dalam kondisi ini hasil analisa untuk moisture in the analysis sample dan residual moisture yang merupakan komponen dalam penentuan total moisture dapat memiliki nilai yang ekuivalen. Dalam metode ISO, contoh total moisture diekstrak dari contoh utamanya, dan pengeringan contoh untuk analisa dasar dengan oven diizinkan dalam waktu yang terbatas. Dalam ISO tidak tercantum nilai reprodusibilitas untuk analisa moisture in the analysis sample, karena hasil analisa ini hanya digunakan untuk keperluan perhitungan dari satu basis ke basis lainnya. Ada beberapa pendapat yang menyatakan bahwa metode ASTM tidak sesuai untuk batubara peringkat rendah : Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 26

27 Gauger, dalam buku Chemistry of Coal Utilisation terbitan W. Lowry, menyebutkan bahwa metode standard ASTM disusun untuk keperluan komersial, padahal di Amerika batubara peringkat rendah tidak memiliki nilai komersial. Organisasi penelitian mineral Kanada, Canmet, melakukan evaluasi terhadap metode standard ASTM dan ISO dalam menentukan kadar moisture dalam batubara sub bituminus. Penelitian tersebut dipublikasikan oleh Hinds et al, dan kesimpulan utamanya adalah metode ASTM menghasilkan nilai analisa dengan reliabilitas yang lebih rendah dibandingkan metode ISO. Keuntungan penerapan metode ASTM terhadap batubara peringkat rendah adalah, akan diperoleh nilai air dried moisture yang lebih rendah, sehingga nilai kalorinya menjadi naik (adb). Kebanyakan batubara di Indonesia diperdagangkan dengan spesifikasi untuk pensuplaian dalam air dried basis, dan banyak kontrak mempersyaratkan penggunaan metode ASTM. Setelah batubara selesai dimuat, penjual memiliki kendali yang kecil terhadap kemungkinan perubahan dalam total moisture, dan menjual dalam as received basis dapat mengakibatkan penjual berada dalam keadaan kerugian komersial. Batubara di Australia terkadang diperdagangkan dalam air dried basis, tetapi spesifikasi untuk nilai kalori mencantumkan juga nilai air dried moisturenya dimana hasil ini dilaporkan. Permasalahan dalam menerapkan metode ASTM pada batubara peringkat rendah adalah proses pemanasan dapat mengakibatkan oksidasi, yang dapat menurunkan nilai kalori (db). Dari hasil penelitian di laboratorium PT GEOSERVICES Samarinda yang tidak dipublikasikan, menunjukkan bahwa pada kebanyakan batubara sub bituminus yang dianalisa mengunakan metode ASTM, nilai kalorinya lebih rendah 30 sampai 40 cal/g dibanding dengan jika batubara tersebut dianalisa menggunakan metode ISO. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 27

28 Dapat disarankan bahwa prosedur pengeringan ASTM terhadap batubara peringkat rendah jangan digunakan. Jika hasil analisa perlu menggunakan metode ASTM, analisa dalam air dried basis harus dilaporkan menggunakan nilai residual moisture dari penentuan total moisture sebagai basis pelaporan hasil. Untuk contoh eksplorasi, hasil analisa air dried mositure menggunakan metode ISO menghasilkan data dengan variasi peringkat yang minor, dan hubungannya dengan hasil analisa nilai kalor adalah, juga dapat menjadi indikator terjadinya oksidasi. Analisa dengan metode ASTM cenderung memperkecil rentang hasil analisa moisture (ad) menjadi rentang yang lebih sempit, dan variasi peringkat yang minor tidak begitu tampak (jelas). Inherent Moisture : Istilah ini secara luas diaplikasikan sebagai alternatif dari air dried moisture. Metode ASTM (DE388) mendefinisikan inherent moisture sebagai moisture holding capacity dari batubara. Australian Standard (AS 2418) mendefinisikan inherent moisture sebagai istilah yang tidak baku dalam analisa contoh batubara Equilibrium Moisture Equilibrium Moisture (EQM), ditentukan dari batubara di dalam kondisi atmosfer dengan kelembaban relatif sebesar 97 % pada temperatur 30 C. Secara efektif inilah yang disebut sebagai bed moisture atau in-situ moisture. EQM merupakan basis untuk klasifikasi batubara dalam sistem klasifikasi ASTM. EQM telah diteliti secara mendalam oleh Biro Pertambangan Amerika Serikat, dan laporan Investigasi RI 5695 meringkas hasil penemuannya. Gambar A.1, menunjukkan hubungan antara total moisture dan EQM dari 53 contoh batubara run-of mine (ROM). Diperoleh hubungan yang linier kecuali untuk batubara nomor. 13, 14, dan 15, dimana nilai total moisturenya (ash-free basis) lebih tinggi dari 40%. EQM dapat digunakan untuk mengestimasi total moisture batubara ROM dari analisa contoh borecore. Hasil penelitian dari CSIRO (Australia) menunjukkan bahwa hubungan tersebut tidak berlaku jika batubara memiliki kandungan sodium (sebagai NaCl) yang tinggi,. Atau sodium tersebut menyatu dengan struktur molekul batubara. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 28

29 Gambar A.3 juga dari USBM RI 5695 menunjukkan hubungan antara EQM (ashfree basis) dan Nilai Kalori dalam BTU/lg (moist ash-free basis). Dengan tujuan untuk memperoleh nilai yang valid, adalah penting bahwa batubara sebaiknya tidak dikeringkan dibawah nilai EQM nya, sebelum dilakukan proses pengujian. Jika batubara peringkat rendah dikeringkan, batubara tersebut tidak dapat dibasahkan kembali ke level moisture awal ketika batubara tersebut belum malalui proses pengeringan. Gejala tersebut dapat ditunjukkan pada gambar A.4. USBM mempublikasikan data untuk penentuan EQM batubara dalam as received basis dan air dried basis. Ringkasan hasil tersebut adalah sebagai berikut : Air dried EQM % As received EQM % Sub Bituminus B Sub Bituminus C Lignit BATAS MOISTURE YANG DAPAT DIANGKUT (TRANSPORTABLE MOISTURE LIMIT) Peraturan IMO (organisasi marine international) menetapkan sebuah pernyataan yang menyatakan bahwa batubara yang diangkut dengan transportasi laut harus berada di bawah batas moisture yang dapat diangkutnya. Karena adanya ombak dan angin yang menerpa kapal, fraksi batubara yang halus dan moisture dapat terjatuh dari tumpukan batubara yang menyebabkan pembentukan lumpur yang dapat membahayakan kapal tersebut. Ada sebuah percobaan yang dilakukan di National Coal Board (Inggris) yaitu batubara berukuran minus 50 mm seberat 10 kg dimasukkan ke dalam sebuah tabung. Di dasar tabung ditaruh dua bola pingpong. Tabung tersebut diletakkan pada meja yang bergetar dan pengujian dilakukan dengan jumlah TM yang meningkat. Flow moisture (FM) ditentukan sebagai tingkat moisture pada saat bola pingpong naik menembus batubara. Batas moisture yang dapat diangkut adalah 90% dari nilai Flow moisture. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 29

30 6.0 CALORIFIC VALUE Gross valorific value, dikenal juga sebagai Gross Specific Energy, pada volume konstan ditentukan dengan mengukur jumlah panas yang dikeluarkan ketika sebuah masa batubara yang telah diketahui dipanaskan sesuai dengan kondisi standar. Faktor konversi untuk unit yang dipakai sebagai lambang dari hasil adalah : 1.8 cal/g = 1 BTU/lb MJ/kg = 1 BTU/lb MJ/kg = 1 cal/g BTU/lb = 1 cal/g cal/g adalah kalori per gram; atau kcal/kg adalah kilo kalori per kilogram MJ/kg adalah Megajoules per kilogram BTU/lb adalah British thermal units per pound Keistimewaan batubara Indonesia adalah memiliki konsentrasi liptinite yang relatif tinggi. Perbedaan dalam nilai CV (daf) untuk kelompok-kelompok maceral beragam dalam tingkatan batubara. Pada batubara tingkat rendah terdapat perbedaan yang signifikan, tetapi semakin tinggi tingkatan batubara, analisis maceral cenderung menjadi lebih konsisten. Stach mengutip beberapa data untuk batubara Jerman. VM% (daf) CV (daf) cal/g Batubara 1 Vitrinite Liptinite Inertinite Batubara 2 Vitrinite Liptinite Inertinite Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 30

31 6.1 NET CALORIFIC VALUE Catatan ini berdasarkan pada bahan yang terdapat dalam manual training Shell Coal Quality Parameters dan Their Influences in Coal Utilisation. Ketika Gross Calorific Value ditentukan, setiap uap air yang dihasilkan baik dari perkembangan air dalam contoh batubara atau yang terbentuk oleh pembakaran hidrogen, dikonversikan menjadi cairan moisture dan panas yang terpendam dari penguapan telah diperoleh kembali. Dalam pembakaran batubara industri, air tetap sebagai uap dan panas dari penguapan hilang. Net Calorific Value dihitung dari Gross Calorific Value dan itu adalah panas yang dihasilkan dalam pembakaran batubara pada atmosfir yang konstan dengan kondisi semua air yang ada dalam sisa-sisa batubara sebagai bentuk uap air. Persamaan untuk menghitung net Calorific Value adalah : (i) ISO : Net CV (constant pressure) (MJ/kg) = Gross CV (constant volume) (H) (O) (M) (ii) British Standard (BS) : Net CV (constant pressure) (MJ/kg) = Gross CV (constant volume) (H) (O) (M) (iii) ASTM : Net CV (constant pressure) (MJ/kg) = Gross CV (constant volume) [9(H) + (M)] dimana : H adalah % Hidrogen O adalah % Oksigen M adalah % Moisture Figure A.5 adalah nomogram yang dapat mengkonversikan Gross CV menjadi Net CV. Adalah hal yang mendasar jika menggunakan nomogram atau persamaan untuk menghitung net CV, seluruh analisis dikonversikan pada basis yang sama seperti yang dibutuhkan untuk net CV. Net CV dengan basis as received, sering ditetapkan dalam kontrak batubara, terutama untuk batubara peringkat rendah (lower rank coal). Tabel 1 memperlihatkan variasi antara net CV dan gross CV untuk batubara dari berbagai peringkat. Batubara peringkat rendah kehilangan presentase gross CV yang lebih besar. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 31

32 TABEL 1 NET CALORIFIC VALUE (RUMUS ISO) Lignite Bitum. Anthr. Total Moisture ar % Air dried moisture ad % Mineral matter ad % Volatile Matter ad % Hidrogen dmmf % Oksigen dmmf % Gross CV dmmf MJ/kg Db MJ/kg Ad MJ/kg Ar MJ/kg Net CV ad MJ/kg Reduction GCV to NCV ad As % dari GCV 6.2 EFEK OKSIDASI Hasil oksidasi adalah penurunan nilai CV (daf). Ada batubara Australia yang kehilangan 5% dari nilai kalornya dalam waktu satu jam setelah digerus menjadi ukuran 0.2 mm. (Ada pula batubara Australia yang nilai CV-nya naik ketika batubaranya beroksidasi). Efek oksidasi terhadap batubara Kaltim memperlihatkan bahwa nilai CV (db) turun dari 6990 cal/g menjadi 6780 cal/g selama hampir tiga minggu setelah dipreparasi. Setengah dari penurunan nilai tersebut terjadi dalam dua hari pertama selama preparasi contoh. Oleh karena itu dianjurkan untuk mempertimbangkan efek pengeringan udara dan penyimpanan pada CV selama analisis. Pada laboratorium Samarinda sample tidak boleh digerus lebih dari 4 jam sebelum dibutuhkan untuk dianalisis. Kualitas Batubara Dan Stockpile Management 32