KARAKTERISTIK DAN PARAMETER KUALITAS BATUBARA
3.1. KARAKTERISTIK BATUBARA
3.1.18. Impurities Batubara
Impurities yang berbentuk di dalam batubara dapat diklasifikasikan sebagai impurities yang akan membentuk abu dan impurities yang akan mengandung sulfur. Impurities lain seperti fosfor dan garam tertentu sering juga ada.
Dari segi pencucian batubara, impurities dapat diklasifikasikan lagi sebagai
inherent impurities dan extraneous imputrities. Inherent impurities menyatu dengan
batubara dan tidak dapat dipisahkan. Sedangkan extraneous impurities tersegregasi dan dipisahkan dengan cara-cara pencucian yang ada.
a. Mineral matter
Semua batubara mengandung mineral matter yang tidak terbakar. Mineral
matter merupakan masalah yang sering dihadapi dalam hal penanganan batubara.
Ada kemungkinan beberapa unsur anorganik dari mineral matter bereaksi dengan senyawa organik pembentuk batubara dan terikat bersama-sama pada saat proses pembentukan batubara. Sisa dari mineral matter setelah batubara tesebut dibakar disebut abu (ash). Rata-rata kandungan abu sekitar 2 atau 3 % untuk pure coal, dan 10% atau lebih untuk kebanyakan tambang batubara komersial. Material yang sering digunakan untuk keperluan sehari-hari dengan kandungan abu yang sangat tinggi disebut bone coal, bituminous shale, atau black slate.
Abu batubara memiliki komposisi kimia yang beragam. Umumnya merupakan gabungan antara Silika (SiO2) dan Alumina (Al2O3) yang berasal dari pasir, lempung, sabak, dan serpih; besi oksida (Fre2O3) dari pyrite dan marcasite; Magnesia (MgO) dan Lime (CaO) dari batugamping dan gypsum; alkalis, sodium oksida dan potasium oksida (Na2O).
Mineral yang terkandung di dalam batubara sangat bervariasi baik jumlah maupun distribusinya. Keberadaannya sangat menentukan dalam segala segi mulai
dari penambangan sampai penggunaannya. Material pembentuk abu yang menyatu dengan batubara disebut inherent mineral matter. Bagian ini berasal dari unsur-unsur kimia yang telah ada pada tumbuh-tumbuhan asal batubara. Umumnya inherent mineral matter kira-kira 2% dari total abu. Extraneous mineral matter adalah material pembentuk abu yang berasal di luar dari tumbuh-tumbuhan asal batubara. Bagian terbesar dari abu ini berasal dari detrital matter yang mengendap ke dalam endapan betubara. Endapan berkristal yang masuk bersama air ke dalam rekahan-rekahan dan cleavage, pada masa selama atau sesudah pembentukan batubara, Umumnya ia terdiri dari slate, shale, sandstone atau lime stone yang berukuran mulai dari ukuran mikroskopik sampai membentuk lapisan yang agak tebal. Batubara yang ditambang juga membentuk unsur mineral matter ini dengan shale, sandstone, clay dan material lain berasal dari atap atau lantai endapan yang ikut tergali. Kandungan inherent mineral matter merupakan batas terkecil dari abu yang ada pada batubara dengan asumsi semua extraneousn impurities dapat dipisahkan selama pencucian.
Ada beberapa rumus empiris yang dapat digunakan untuk menentukan mineral matter dari data-data analisis abu dan unsur-unsur lain.
• Formula Parr Asli (North America): MM = 1.08 A + 0.55 Stot
• Formula Parr Modifikasi (North America): MM = 1.13 A + 0.47 Spyr + CI
• Formula King-Maris-Crossley (KMC) yang direvisi oleh National Coal Board (Britain):
MM = 1.13 A + 0.5 Spyr + 0.8 CO2 - 2.8 Sabu + 2.8 Ssul + 0.31 CI
• Formula British Coal Utilization Research Association (BCURA) : MM = 1.10 A + 0.53 Stot + 0.74 CO2 - 0,36
• Formula Standard Association of Australia (Australia): MM = 1.1 A
• Formula National Insititute for Coal Research ( South Africa): MM = 1.1 A + 0.55 CO2
Formula-formula di atas didasarkan pada basis air dried, dengan : MM = mineral matter
Stot = sulfur total Spyr = sulfur pirit
Sabu = sulfur yang tertinggal di abu Ssul = sulfur sulfat
CO2 = karbon dioksida CI = klor
Mineral matter yang ada pada batubara dapat dilihat pada tabel 3.2 umumnya 95% dari mineral matter yang ada pada batubara shale, kaolin, sulfide dan group klorida.
Tabel 3.2
Principal Minerals In Coal Seams
Mineral occurring In mudstone, ‘shale’, siltstone and sandstone
Quartz, SiO2
Minerals of the clay group, principally: Kaolinite, Al2Si2O3(OH)2
Montmorillonite, Al2Si4O10(OH)2. n H2O with some Mg and Na Minerals of the mica group, principally:
Muscovite, Kal2(Si3Al) O10(OH)2 Illite,K6Al4(Si2 Al) O10(OH)2
Minerals of the chlorite group, general formula (MgFe)3(OH)6.(Fe.Mg.Al)3(Si3Al)O10(OH)2 Sulphide minerals Pyrite (iron pyrites) FeS2
Marcasite FeS2
Arsenopyrite (mispickel), FeAsS. Carbonate
minerals
Siderite (chalybite) FeCO3
Anterite (Ca, Mg, Fe) CO3, with some Mn Calcite CaCO3
Dolomite, CaMg (CO3)2 Chloride minerals Halite, NaCl
Sylite, KCl
Other minerals Flourapatite, Ca10 F2 (PO4)2
Minerals of the Feldspar group, including : Orthoclase, KalSi3O2
Albite, NaAlSi3O2
Titanium minerals, including : Sphene, CaTiSO2
Rutile TiO2 Lemite, FeTiO3
Tourmaline, (H, Na, K, Fe, Mg)4Al3(B.OH)2SiO4O12 Barytes BaSO4
Minerals formed though weatering, including: Lamonite 2Fe2O33H2O
Gypsum CaSO4. 2H2O Meianterite FeSO4. 2H2O
b. Abu
Seperti telah dinyatakan sebelumnya, abu adalah residu yang berasal dari mineral matter hasil dari perubahan batubara. Komposisi kimianya berbeda dan beratnya lebih kecil dari mineral matter yang ada di dalam batubara asalnya. Selama perubahan, terjadi perubahan berat karena kehilangan air dari silikat asal, kehilangan CO2 dari karbonat, oksidasi pirit menjadi besi oksida.
Komponen unsur-unsur abu yang utama :
- Natrium - Kalsium - Magnesium - Kalium - Alumunium - Silikon - Besi - Sulfur
Kedelapan unsur ini dan juga Titan dan Fosfor (umumnya terdapat dengan jumlah sangat kecil), dilaporkan ketika abu dianalisis di laboratorium. Hasil analisis ini dilaporkan sebagai oksida. Misalnya Natrium dilaporkan sebagai persen Natrium Oksida dan besi sebagai ferrioksida. Perjanjian ini selalu diikuti walaupun misalnya tidak ada satupun unsur-unsur tersebut yang terdapat dalam bentuk oksida dalam abu.
Disamping itu pula diteliti beberapa unsur-unsur minor atau trace yang ada dalam batubara mengingat faktor-faktor berikut ini:
a. Adanya beberapa unsur-unsur minor dapat menjadi kunci yang membantu ahli geokimia mempelajari lebih lanjut tentang pengendapan batubara dengan diikuti sejarah geologi dari batubara. Misalnya Boron telah digunakan sebagai indikator tingkat salinitas dari lingkungan selama proses pembentukan batubara.
b. Arsenic, selenium dan mercury, sering ada dalam jumlah trace di batubara dan dapat berbahaya pada lingkungan jika ia dibebaskan pada waktu pembakaran batubara
c. Batubara mungkin dapat digunakan sebagai sumber logam jarang (rare element). Misalnya sekarang ini abu dianggap sebagai sumber potensial dari gallium dan germanium, dua unsur yang merupakan bahan semikonduktor.