PROPOSAL TUGAS AKHIR ANALISA KUALITAS BATUBARA Disusun oleh : MUHAMMAD ZAINAL ILMI NIM. DBD 108 055 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS PALANGKA RAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN 2013
P a g e 1 I. PENDAHULUAN ini merupakan kegiatan Mahasiswa sebagai syarat untuk memenuhi kurikulum perkuliahan di program studi pada suatu perguruan tinggi, dimana dituntut untuk dapat mengaplikasikan ilmu yang diperoleh selama dibangku kuliah dengan keadaan lapangan yang sebenarnya. Penerapan ilmu yang diperoleh dibangku kuliah tersebut sering mengalami kendala dikarenakan terbatasnya ilmu yang diperoleh di Perguruan Tinggi yang bersangkutan, baik terbatas sarana dan prasarana sebagai penunjang kuliah yang disediakan oleh pihak Perguruan Tinggi maupun kemampuan dari Mahasiswa itu sendiri. Keterbatasan inilah yang diantisipasi dengan diharuskannya seorang Mahasiswa pada akhir studinya melaksanakan (TA). Adapun pelaksanaan tersebut dilakukan pada perusahaan yang bergerak pada bidang usaha sesuai atau relevan dengan bidang ilmu yang dipelajari, dalam hal ini bidang Pertambangan (sesuai bidang ilmu dan jurusan yang dipraktikkan). Perusahaan yang ditunjuk untuk kegiatan tugas akhir tersebut adalah perusahaan yang diharapkan mampu membina dan mengarahkan serta bersedia memberikan pengalaman ilmu teori dan praktek secara langsung dilapangan kepada Mahasiswa yang melaksanakan praktek. Hal ini penting diperhatikan, karena melalui praktek lapangan diharapkan sumber daya manusia meningkat hingga mendapatkan pengalaman kerja yang dapat berguna nantinya pada masa mendatang serta dapat memberikan masukan kepada pihak perusahaan terhadap segala analisa yang akan dilakukan.
P a g e 2 II. LATAR BELAKANG Kualitas batubara adalah sifat fisika dan kimia dari batubara yang mempengaruhi potensi kegunaannya. Kualitas batubara ditentukan oleh maseral dan mineral matter penyusunnya, serta oleh derajat coalification (rank). Umumnya, untuk menentukan kualitas batubara dilakukan analisa kimia pada batubara yang diantaranya berupa analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis proksimat dilakukan untuk menentukan jumlah air (moisture), zat terbang (volatile matter), karbon padat (fixed carbon), dan kadar abu (ash), sedangkan analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang. Kualitas dan Klasifikasi Batubara Kualitas batubara ditentukan dengan analisis batubara di laboraturium, diantaranya adalah analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis proksimat dilakukan untuk menentukan jumlah air, zat terbang, karbon padat, dan kadar abu, sedangkan analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang. Kualitas batubara ini diperlukan untuk menentukan apakah batubara tersebut menguntungkan untuk ditambang selain dilihat dari besarnya cadangan batubara di daerah penelitian. Laverick (1987) membagi parameter kualitas didalam menspesifikasikan batubara bahan bakar menjadi tiga golongan: (1) Spesifikasi sangat umum Nilai panas (specific energy atau calorific value) Total moisture Kandungan ash (ash content)
P a g e 3 Total sulphur Zat mudah menguap (volatile matter) Moisture dalam sample yang dianlisis Penyebaran ukuran butir atau size distribution Indeks kedapatgerusan (grindability index) (2) Spesifikasi kurang umum Suhu leleh ash Susunan ash atau analisis ash Nitrogen Klor,fosfor Sifat-sifat pengembangan (swelling) Fixed carbon (3) Jarang dispesifikasikan Analisi ultimat Unsur runut (trace elements)yang dititik beratkan pada logam berat ( heavy metals ) Fluor Bentuk-bentuk belerang Indeks slagging dan fouling Analisi petrografi Ash resistivity Untuk menentukan jenis batubara, digunakan klasifikasi American Society for Testing and Material (ASTM, 1981, op cit Wood et al., 1983)(Tabel 5.2). Klasifikasi ini dibuat berdasarkan jumlah karbon padat dan nilai kalori dalam basis dry, mineral matter free (dmmf). Untuk mengubah basis air dried (adb) menjadi dry, mineral matter free (dmmf) maka digunakan Parr Formulas (ASTM, 1981, op cit Wood et al., 1983) :
P a g e 4 dimana : FC = % karbon padat (adb) VM = % zat terbang (adb) M = % air total (adb) A = % Abu (adb) S = % sulfur (adb) Btu = british termal unit = 1,8185*CV adb Berdasarkan latar belakang pentingnya studi lapangan tersebut, maka dilakukan di sebuah perusahaan. Perusahaan yang ditunjuk untuk ini adalah perusahaan yang bersedia membina dan mengarahkan serta bersedia memberikan pengalaman ilmu praktik secara langsung di lapangan kepada mahasiswa yang melaksanakan. Sesuai dengan alasan inilah yang menjadi dasar praktikan memilih tempat pada di PT.Telen Orbit Prima Buhut III. MAKSUD DAN TUJUAN Maksud Maksud dari ini sebagai salah satu syarat pada kurikulum pembelajaran pada program S1 Teknik Pertambangan Universitas Palangka Raya,Kalimantan Tengah. Tujuan Tujuan penyusunan laporan TugasAkhir adalah : 1. Mengetahui kualitas batubara. 2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya penurunan kualitas batubara dari kegiatan penambangan.
P a g e 5 3. Mengetahui cara mengendalikan kualitas batubara. IV. BATASAN MASALAH a. Dalam kegiatan ini yang dibahas adalah : ANALISA KUALITAS BATUBARA V. METODE PENGAMBILAN DATA Adapun penulisan laporan ini didasarkan pada tiga ( 3 ) metode, yaitu : a. Metode Observasi (pengamatan) Metode ini dilakukan dengan cara pengamatan terhadap kondisi gudang bahan peledak, proses pekerjaan langsung di lapangan. b. Metode Interview (wawancara) Metode ini dilakukan dengan cara tanya jawab kepada operator lapangan dan staf. c. Metode Pustaka Metode ini dilakukan dengan cara studi literatur maupun yang berkenaan dengan topik yang dibahas dalam laporan ini. VI. DASAR TEORI Batubara merupakan bahan baku pembangkit energi dipergunakan untuk industri. Mutu dari batubara akan sangat penting dalam menentukan peralatan yang dipergunakan. Untuk menentukan kualitas batubara, beberapa hal yang harus diperhatikan adalah : High heating value (kcal.kg), Total moisture (%), Inherent moisture (%), Volatile matter (%), Ash content (%), Sulfur content (%), Coal size (%), Hardgrove grindability index (<3mm,>).
P a g e 6 a. High Heating Value (HHV) High heating value sangat berpengaruh terhadap pengoperasian alat, seperti : pulverizer, pipa batubara, wind box, burner. Semakin tinggi high heating value maka aliran batubara setiap jamnya semakin rendah sehingga kecepatan coal feeder harus disesuaikan. b. Moisture Content Kandungan moisture mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya, pada batubara dengan kandungan moisture tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak guna mengeringkan batubara tersebut pada suhu keluar mill tetap. c. Volatile Matter Kandungan volatile matter mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas nyala api. Kesempurnaan pembakaran ditentukan oleh : Fuel Ratio = Fixed Carbon / Volatile Matter Semakin tinggi fuel ratio maka carbon yang tidak terbakar semakin banyak. d. Ash Content dan Komposisi Ash Content : Batubara sebenarnya tidak mengandung abu, melainkan mengandung mineral matter. Namun sebagian mineral matter dianalisa dan dinyatakan sebagai kadar Abu atau Ash Content. Mineral Matter atau ash dalam batubara terdiri dari inherent dan extarneous. Inherent Ash ada dalam batubara sejak pada masa pembentukan batubara dan keberadaan dalam batubara terikat secara kimia dalam struktur molekul batubara Sedangkan Extraneous Ash, berasal dari dilusi atau sumber abu lainnya yang berasal dari luar batubara.
P a g e 7 Sifat Sifat kadar Abu : Kadar abu dalam batubara tergantung pada banyaknya dan jenis mineral matter yang dikandung oleh batubara baik yang berasal dari inherent atau dari extraneous. Kadar abu relatif lebih stabil pada batubara yang sama. Oleh karena itu Ash sering dijadikan parameter penentu dalam beberpa kalibrasi alat preparasi maupun alat sampling. Semakin tinggi kadar abu pada jenis batubara yang sama, semakin rendah nilai kalorinya. Kadar abu juga sering mempengaruhi nilai HGI batubara. Kegunaan kadar Abu : Kadar abu didalam penambangan batubara dapat dijadikan penentu apakah penambangan tersebut bersih atau tidak, yaitu dengan membandingkan kadar abu dari data geology atau planning, dengan kadar abu dari batubara produksi. Kadar abu dalam komersial sering dijadikan sebagai garansi spesifikasi atau bahkan sebagai rejection limit.
P a g e 8 Penentuan kadar Abu : Kandungan abu akan terbawa bersama gas pembakaran melalui ruang bakar dan daerah konveksi dalam bentuk abu terbang atau abu dasar. Sekitar 20% dalam bentuk abu dasar dan 80% dalam bentuk abu terbang. Semakin tinggi kandungan abu dan tergantung komposisinya mempengaruhi tingkat pengotoran (fouling), keausan dan korosi peralatan yang dilalui. e. Sulfur Content Kandungan sulfur berpengaruh terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terjadi pada elemen pemanas udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari letak embun sulfur, disamping berpengaruh terhadap efektifitas penangkapan abu pada peralatan electrostatic precipator. f. Coal Size Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus dan butir kasar. Butir paling halus untuk ukuran <3mm,> g. Hardgrove Grindability Index (HGI) Kapasitas mill (pulverizer) dirancang pada Hardgrove grindability index tertentu, maka untuk HGI lebih rendah kapasitasnya lebih rendah dari nilai patoknya untuk menghasilkan fineness yang sama.
P a g e 9 h. Ash Fusion Characteristic Ash Fusion Characteristic akan mempengaruhi tingkat fouling, slagging dan operasi blower. PARAMETER KUALITAS BATUBARA Cukup banyak parameter untuk menentukan kualitas batubara antara lain : 1. Total moisture (%) *) **) ***) 2. Inherent moisture (%) *) **) ***) 3. Ash content (%) *) **) 4. Volatile matter (%) *) **) 5. Fixed carbon 6. Calorific value (kcal/kg) *) **) 7. Total sulphur (%) ***) 8. Index hardgrove *) **) 9. Index muai bebas ***) 10. Roga index ***) 11. Gray king ***) 12. Diatometri ***) 13. Nitrogen (%) **) 14. Phosphor *) 15. P2O5 *) 16. Plastometri ***) Keterangan : Diperlukan datanya untuk PLTU Diperlukan datanya untuk bahan bakar Diperlukan datanya untuk industry kokas metallurgi Pemanfaatan suatu jenis batubara tertentu perlu diketahui suatu set data kualitas batubara yang diperlukan untuk suatu keperluan tertentu. Data ini diperoleh dari hasil suatu analisis pengujian. Dari sekian banyak parameter kualitas batubara, biasanya hanya beberapa saja yang bermakna dalam
P a g e 10 melanjutkan suatu kemanfaatan tertentu. Tetapi dengan mempunyai data lengkap parameter kualitas batubara dari suatu cadangan tertentu, akan lebih terlihat seluruh kemungkinan pemanfaatan batubara tersebut yang dapat membantu industry pemakai. KUALITAS BATUBARA PADA PEMANFAATANNYA Pada pemanfaatan batubara perlu diketahui sifat-sifat yang akan ditunjukan oleh batubara tersebut, baik sifat kimiawi, fisik dan mekanis. Sifatsifat ini akan dapat dilihat atau disimpulkan dari data kualitas batubara hasil analisis dan pengujiannya. Dari sejumlah data kualitas yang ada daripadanya dapat diambil harga rata-ratanya, misalnya kandungan air, abu dan lain yang bersifat kimiawi, tetapi ada pula yang tidak dapat diambil harga rata-ratanya melainkan harus dilihat harga minimum dan maksimum, seperti pada harga hardgrove index dan titik leleh abu. Beberapa parameter kualitas yang akan sangat mempengaruhi pemanfaatannya terutama sebagai bahan bakar adalah : A. Kandungan air Kandungan air ini dapat dibedakan atas kandungan air bebas (free moisture), kandungan air bawaan (inherent moisture) dan kandungan air total (total moisture). Kandungan air ini akan banyak pengaruhnya pada pengangkutan, penanganan, penggerusan maupun pada pembakarannya. Moisture air driedsample (ISO) atau residual moisture (ASTM) ialah moisture yang hanya dapat dihilangkan bila sample batubara kering udara yang berukuran lebih kecil dari 3mm (istilah batu bara ukuran minus 3 mm atau -3mm)dipanaskan hingga 105ºC Jenis jenis moisture yang biasanya ditentukan dalam analisis batu bara adalah: 1. Total moisture (TM) 2. Free moisture (FM) atau Air Dry Loss (ADL) 3. Residual moisture (RM) atau Moisture in air dry sample (MAD)
P a g e 11 4. Equilibrium moisture (EQM) atau Moisture holding capacity(mhc) 5. Moisture in the analysis sample (dalam analisis proksimat,mad) b. Kandungan abu Selain kualitas yang akan mempengaruhi penanganannya, baik sebagai fly ash maupun bottom ash tetapi juga komposisinya yang akan mempengaruhi pemanfaatannya dan juga titik leleh yang dapat menimbulkan fouling pada pipapipa. Dalam hal ini kandungan Na2O dalam abu akan sangat mempengaruhi titik leleh abu. Abu ini dapat dihasilkan dari pengotor bawaan (inherent impurities) maupun pengotor sebagai hasil penambangannya. Komposisi abu seyogyanya diketahui dengan baik untuk kemungkinan pemanfaatannya sebagai bahan bangunan atau keramik dan penanggulangannya terhadap masalah lingkungan yang dapat ditimbulkannya. c. Zat terbang (Volatile Matter) Kandungan zat terbang sangat erat kaitannya dengan kelas batubara tersebut, makin tinggi kandungan zat terbang makin rendah kelasnya. Pada pembakaran batubara, maka kandungan zat terbang yang tinggi akan lebih mempercepat pembakaran karbon padatnya dan sebaliknya zat terbang yang rendah lebih mempersukar proses pembakaran. Nisbah kandungan carbon tertambat terhadap kandungan zat terbang disebut fuel ratio. Fuel Ratio Berbagai Jenis Batubara : Jenis Batubara Fuel Ratio 1. Coke 92 2. Antrasit 24 3. Semi antrasit 8.6 4. Bitumen *) Low volatile 2.8 *) Medium volatile 1.9 *) High volatile 1.3 5. Lignit 0.9
P a g e 12 d. Nilai Kalor (Fuel Ratio) Harga nilai kalor merupakan penjumlahan dari harga-harga panas pembakaran dari unsur-unsur pembentuk batubara. Harga nilai kalor yang dapat dilaporkan adalah harga gross calorific value dan biasanya dengan besar air dried, sedang nilai kalor yang benar-benar dimanfaatkan pada pembakaran batubara adalah net calorific value yang dapat dihitung dengan harga panas latent dan sensible yang dipengaruhi oleh kandungan total dari air dan abu. e. Hardgrove Grindability Index (HGI) Hardgrove Grindability Index merupakan petunjuk mengenai mudah sukarnya batubara untuk digerus. Harga Hardgrove Grindability Index diperoleh dengan rumus : HGI = 13,6 + 6,93 W W adalah berat dalam gram dari batubara lembut berukuran 200 mesh. Makin tinggi harga HGI makin lunak batubara tersebut. Suatu PLTU biasanya disiapkan untuk menggunakan kapasitas penggerusan terhadap suatu jenis batubara dengan HGI tertentu. f. Sifat Caking dan Coking Kedua sifat tersebut ditunjukan oleh nilai muai bebas (free swelling index) dan harga dilatasi, yang terutama memberikan gambaran sifat fisik pelunakan batubara pada pemanasannya. Harga-harga yang ditunjukan oleh hasil analisis dan pengujian tersebut diperoleh dari sejumlah sample dengan menggunakan tata cara tertentu dan terkendali. Sedangkan pada kenyataannya pemanfaatannya sangat berbeda. Oleh karenanya perlu dilakukan pemantauan oleh pemakai batubara terhadap hasil pembakaran sebenarnya. Dengan demikian akan diperoleh angka-angka yang dapat dikorelasi terhadap hasil analisis dan pengujian dari sampel batubara.kualitas suatu batubara dapat ditentukan dengan cara analisa parameter tertentu baik
P a g e 13 secara fisik maupun secara kimia. Parameter yang ditentukan dari suatu analisa batubara tergantung tujuan untuk apa batubara tersebut digunakan. VII. LOKASI PELAKSANAAN Tempat : PT. TELEN ORBIT PRIMA BUHUT Kabupaten Kapuas,Provinsi Kalimantan Tengah VIII. WAKTU PELAKSANAAN Setelah disesuaikan dengan jadwal akademik, maka jadwal kegiatan kerja praktik yang kami usulkan adalah (-+)2 bulan. Terhitung dari tanggal Mei sampai Juni 2013. IX. PENUTUP Demikian proposal ini dibuat sebagai bahan pertimbangan bagi pihak perusahaan dengan harapan dapat memudahkan pelaksanaan tugas akhir (TA) yang nantinya. Adapun judul Penelitian yang diajukan Analisa Kualitas Batubara Kami menyadari bahwa dalam penulisan proposal ini banyak terdapat kekurangan atau kekeliruan,apabila pihak perusahaan ingin mengganti judul penelitian sesuai keadaan dilapangan mahasiswa siap merubah judul dan melaksanakan Penelitian untuk itu dimohon adanya saran konstruktif untuk perbaikan dan penyempurnaan pelaksanaan (TA) ini. Terima Kasih
P a g e 14 Bagan Alir Pelaksanan Program Start Study Pustaka Wawancara dengan Staf Perusahaan Pengamatan di Lapangan Pencatatan Data Pengolahan dan Analisis Data Pembuatan Laporan Finish
P a g e 15 WAKTU PELAKSANAAN TUGAS AKHIR Setelah disesuaikan dengan jadwal akademik, maka jadwal Penelitian yang kami usulkan adalah satu bulan. Terhitung dari minggu kedua bulan Mei diusulkan: Mei Juni Kegiatan II III IV I II III IV Study Literatur Pengambilan Data Pengolahan data BIODATA : Nama : Muhammad Zainal Ilmi Jenis Kelamin : Laki-Laki TTL : Kuala Kapuas, 5 Agustus 1989 Alamat : Jln. Riau Gg,Rindang banua No Telpon : 0812 5498 4170 0853 4858 4296 Email : zainaltp08@gmail.com Zainaltp08@ymail.com Riwayat Pendidikan - SD Negeri Selat Hilir 9 Kuala Kapuas - SLTP Negeri 1 Kuala Kapuas - SMAK Negeri 1 Palangkaraya - Sedang Menempuh Pendidikan S-1 di Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Palangka Raya.
P a g e 16