TESIS
ANALISIS PERBEDAAN KARAKTERISTIK BATUBARA
PROVINSI JAMBI, SUMATERA SELATAN DAN
BENGKULU UNTUK PENINGKATAN KUALITAS
BATUBARA MELALUI RADIASI GELOMBANG MIKRO
HAFIZAH AZMI ANISA NIM. 03042681620006
BKU TEKNOLOGI BATUBARA
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK PERTAMBANGAN PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2020
TESIS
ANALISIS PERBEDAAN KARAKTERISTIK BATUBARA
PROVINSI JAMBI, SUMATERA SELATAN DAN
BENGKULU UNTUK PENINGKATAN KUALITAS
BATUBARA MELALUI RADIASI GELOMBANG MIKRO
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Magister Teknik Pertambangan Pada Program Pascasarjana
Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
HAFIZAH AZMI ANISA NIM. 03042681620006
BKU TEKNOLOGI BATUBARA
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK PERTAMBANGAN PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2020
TESIS
ANALISIS PERBEDAAN KARAKTERISTIK BATUBARA
PROVINSI JAMBI, SUMATERA SELATAN DAN
BENGKULU UNTUK PENINGKATAN KUALITAS
BATUBARA MELALUI RADIASI GELOMBANG MIKRO
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Magister Teknik Pertambangan
HAFIZAH AZMI ANISA NIM. 03042681620006
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. H. Maulana Yusuf, M.S. M.T Prof. Ir. Subriyer Nasir. MS., Ph.D
BKU TEKNOLOGI BATUBARA
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK PERTAMBANGAN PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2020
iv
HALAMAN PERNYATAAN INTEGRITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Hafizah Azmi Anisa NIM : 03042681620006
Judul : Analisis Perbedaan Karakteristik Batubara Provinsi Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu untuk PEningkatan Kualitas Batubara Melalui Radiasi Gelombang Mikro
Menyatakan bahwa Laporan Tesis saya merupakan hasil karya sendiri didampingi tim pembimbing dan bukan hasil penjiplakan/plagiat. Apabila ditemukan unsur penjiplakan/plagiat dalam Laporan Tesis ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik dari Universitas Sriwijaya sesuai aturan yang berlaku.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa ada paksaan dari siapapun.
Inderalaya, Agustus 2020
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tesis yang berjudul Analisis Perbedaan Karakteristik Batubara Provinsi Jambi, Sumatera Selatan, dan Bengkulu Untuk Peningkatan Kualitas Batubara Melalui Radiasi Gelombang Mikro.
Laporan tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik di Program Studi Magister Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Penulis banyak menerima bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. H. Maulana Yusuf, M.S. M.T, selaku Pembimbing Pertama 2. Bapak Prof. Ir. Subriyer Nasir. MS., Ph.D, IPU. selaku Pembimbing Kedua dan
Dekan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
3. Ibu Dr. Ir. Restu Juniah, M.T., IPM, selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya dan Ketua Penguji
4. Bapak Ir. H. Syamsul Komar, M.Sc, Ph.D dan Ibu Dr. Hj. Rr. Harminuke E. H. ST., MT sebagai Tim Penguji.
5. Bapak dan Ibu wakil dekan serta staf administrasi Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
6. Bapak dan Ibu staf pengajar Program Studi Magister Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
7. Rekan - rekan mahasiswa Program Studi Magister Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Program Pascasarjana Universitas Sriwijaya. Segenap pihak yang turut membantu yang tidak dapat penulis tulis namanya satu per satu.
Penulisan laporan tesis ini masih terdapat kekurangan yang belum penulis sadari. Kritik dan saran yang bersifat membangun diharapkan dari semua pihak untuk kesempurnaan laporan ini.
Palembang, Agustus 2020 Penulis
vi
RINGKASAN
ANALISIS PERBEDAAN KARAKTERISTIK BATUBARA PROVINSI JAMBI, SUMATERA SELATAN DAN BENGKULU UNTUK PENINGKATAN KUALITAS BATUBARA MELALUI RADIASI GELOMBANG MIKRO Karya tulis ilmiah berupa Tesis. Agustus 2020
Hafizah Azmi Anisa; dibimbing oleh Dr. Ir. H. Maulana Yusuf, M.S. M.T dan Prof. Ir. Subriyer Nasir, M.S. Ph.D
Analysis The Differences Coal Characteristics Of Jambi, South Sumatera And Bengkulu Province For Coal Quality Improvement Using Microwave Radiation xviii + 133 halaman, 31 tabel, 33 gambar, 9 lampiran
RINGKASAN
Batubara merupakan sumber energi yang dimanfaatkan secara luas di seluruh dunia untuk berbagai macam kegunaan diantaranya sebagai pembangkit tenaga listrik, bahan bakar pembuatan semen dan produksi baja serta kegiatan industri lainnya. Pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar dipengaruhi ukuran kualitas batubara. Kandungan air pada batubara dengan nilai tinggi akan mengurangi efisiensi pembakaran, batubara dengan kandungan ash tinggi menyebabkan terjadinya slagging dan fouling sedangkan kandungan sulfur yang tinggi menyebabkan korosi pada boiler. Permasalahan- permasalahan yang terjadi dalam pemanfaatan batubara tersebut dapat diatasi dengan teknik-teknik yang telah diteliti dapat meningkatkan kualitas batubara khususnya penurunan moisture. Moisture batubara dapat diturunkan salah satunya adalah dengan memberikan radiasi gelombang mikro pada batubara.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakeristik batubara awal dan kualitas batubara setelah dilakukan radiasi gelombang mikro pada kondisi aktual dan jenuh air serta hasil readsorpsi untuk peringkat batubara lignit, sub-bituminus dan bituminus. Batubara berasal dari Provinsi Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu. Daya yang digunakan pada penelitian ini yaitu 720W, 810W dan 900W dengan ketebalan batubara 9 cm, 11 cm dan 13 cm serta ukuran batubara < 50 mm.
Hasil penelitian diperoleh karakteristik awal dalam kondisi aktual pada batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu diperolah total moisture (ar) 45.04%, 28.60% dan 3.45% dengan nilai gross calorific value (ar) yaitu 3577 Kkal/Kg, 4869
Kkal/Kg dan 6398 Kkal/Kg sedangkan analisis karakteristik batubara awal dan
kondisi jenuh air pada batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu diperoleh
total moisture 52.85%, 38.70% dan 17.32% dengan nilai gross calorific value (ar)
yaitu 3086 Kkal/Kg, 4243 Kkal/Kg dan 5458 Kkal/Kg. Setelah dilakukan radiasi
vii
31,36 % - 40.66% dan kenaikan kalori sebesar 2011 Kkal/Kg – 2613 Kkal/Kg, Sample batubara Sumatera Selatan memiliki rata-rata penurunan total moisture 19.76% - 28.66 % dan kenaikan kalori sebanyak 1275 Kkal/Kg - 1893 Kkal/Kg, sedangkan sample batubara Bengkulu memiliki penurunan total moisture 0.85 % - 15.12% dan kalori batubara naik sebanyak 43 Kkal/Kg - 928 Kkal/Kg. Penyerapan kembali moisture pada batubara Jambi kondisi aktual mengakibatkan kenaikan kalori batubara menjadi 1580 Kkal/Kg – 1681 Kkal/Kg, batubara Sumatera Selatan mengalami kenaikan kalori menjadi 803 Kkal/Kg – 867 Kkal/Kg, hal sebaliknya terjadi pada batubara Bengkulu yang mengalami penurunan kalori akibat reabsopsi menjadi 86 Kkal/Kg – 160 Kkal/Kg sedangkan penyerapan kembali moisture pada batubara Jambi kondisi jenuh air mengakibatkan kenaikan kalori batubara menjadi 1758 Kkal/Kg – 1809 Kkal/Kg,batubara Sumatera Selatan mengalami kenaikan kalori menjadi 800 Kkal/Kg – 867 Kkal/Kg, hal sebaliknya terjadi pada batubara Bengkulu yang mengalami penurunan kalori akibat reabsopsi menjadi 202 Kkal/Kg – 295 Kkal/Kg.
Kata kunci : Karakteristik, Batubara, Kualitas, Radiasi, Gelombang Mikro Kepustakaan : 35 (2007-2019)
viii
SUMMARY
ANALYSIS THE DIFFERENCES COAL CHARACTERISTICS OF JAMBI, SOUTH SUMATERA AND BENGKULU PROVINCE FOR COAL QUALITY IMPROVEMENT USING MICROWAVE RADIATION
Scientific Paper in the form of Thesis. Agustus 2020
Hafizah Azmi Anisa; supervised by Dr. Ir. H. Maulana Yusuf, M.S. M.T and Prof. Ir. Subriyer Nasir, M.S. Ph.D
Analisis Perbedaan Karakteristik Batubara Provinsi Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu Untuk Peningkatan Kualitas Batubara Melalui Radiasi Gelombang Mikro xviii + 133 pages, 31 table, 33 pictures, 9 attachement
Coal is a source of energy that is widely used in the world for various of uses such as power plant, cement and steel production or other industrial activities. Coal utilization was influenced by coal quality measurement. High total moisture will reduce the combustion efficiency, high ash content causes slagging and fouling, high sulfur makes boiler corrosion. The problems that occur in coal utilization can be overcome with techniques that have been studied can improve the quality of coal, especially removal of moisture. The technique for decreasing coal moisture is using microwave radiation.
This research purpose to analyze the initial coal characteristic and after using microwave radiation in actual and water-saturated condition for lignite,
sub-bituminous and sub-bituminous coal rank. The coal were taken from Jambi, South
Sumatra and Bengkulu provinces.The power level are use 720W, 810W and 900W
with coal thickness 9cm, 11cm and 13cm and coal size < 50 mm.
The result of this research obtained the characteristics of Jambi coal with total moisture 45.04% and gross calorific value (ar) was 3577. After using microwave radiation at 720W, 810W and 900W, average total moisture are decrease 31.62%, 31.36, 32.66% and increase in calories by 2011 Kkal/Kg, 2042 Kkal/Kg and 2139 Kkal/Kg.
The results showed that the initial characteristics in actual conditions for Jambi, South Sumatra and Bengkulu coal obtained total moisture (ar) of 45.04%, 28.60% and 3.45% with a gross calorific value (ar) of 3577 Kcal / Kg, 4869 Kcal / Kg and 6398. Kcal / Kg while the analysis of the initial coal characteristics in water saturation conditions for Jambi, South Sumatra and Bengkulu coal obtained total moisture of 52.85%, 38.70% and 17.32% with a gross calorific value (ar) of 3086 Kcal / Kg, 4243 Kcal / Kg and 5458 Kcal / Kg. After microwave radiation was
ix
carried out, Jambi coal had an average decrease in total moisture of 31.36% - 40.66% and increase in calories of 2011 Kcal / Kg - 2613 Kcal / Kg, South Sumatra coal sample had an average decrease in total moisture of 19.76% - 28.66% and increase in calories of 1275 Kcal / Kg - 1893 Kcal / Kg, while the Bengkulu coal sample had a decrease in total moisture from 0.85% - 15.12% and coal calories increased by 43 Kcal / Kg - 928 Kcal / Kg. Reabsorption of moisture in Jambi coal in actual conditions increased in coal calories 1580 Kcal / Kg - 1681 Kcal / Kg, South Sumatra coal increased in calories 803 Kcal / Kg - 867 Kcal / Kg, the opposite happened to Bengkulu coal which decrease in calories. due to reabsorption to 86 Kcal / Kg - 160 Kcal / Kg while the re-absorption of moisture in Jambi coal, water saturated conditions increase in coal calories 1758 Kcal / Kg - 1809 Kcal / Kg, South Sumatra coal increase in calories 800 Kcal / Kg - 867 Kcal / Kg, the opposite happened to Bengkulu coal which decrease in calories due to reabsorption to 202 Kcal / Kg - 295 Kcal / Kg.
Keywords : Characteristics, Coal, Quality, Radiation, Microwaves Citations : 35 (2007-2019)
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN INTEGRITAS ... iv
KATA PENGANTAR ... v
RINGKASAN ... vi
SUMMARY ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 3 1.3. Tujuan Penelitian ... 4 1.4. Batasan Masalah ... 4 1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Genesa Batubara ... 7
2.2. Teori Terbentuknya Batubara ... 7
2.3. Karakteristik Batubara ... 8
2.3.1. Type Batubara ... 8
2.3.2. Grade Batubara ... 10
2.3.3. Rank Batubara ... 13
2.3.4. Analisis Kualitas Batubara ... 14
2.4. Metode Coal Drying untuk Peningkatan Kualitas Batubara ... 21
2.5. Keunggulan dan Keterbatasan Beberapa Metode Coal Drying ... 22
xi
2.7. Kemutakhiran (State of The Art) dan Posisi Penelitian... 27
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian ... 39
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 39
3.3. Bahan dan Alat Penelitian ... 40
3.4. Teknik Pengumpulan Data ... 42
3.5. Teknik Pengolahan dan Analisis Data ... 45
3.6. Hasil dan Rekomendasi ... 45
3.7. Diagram Alir Percobaan ... 46
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Analisis Karakteristik Awal Batubara Sumatera Selatan, Jambi dan Bengkulu... 52
4.2. Peningkatan Kualitas Batubara Melalui Radiasi Gelombang Mikro ... 55
4.2.1. Peningkatan Kualitas Batubara Jambi ... 56
4.2.2. Peningkatan Kualitas Batubara Sumatera Selatan ... 59
4.2.3. Peningkatan Kualitas Batubara Bengkulu ... 61
4.2.4. Perbedaan Peningkatan Kualitas Batubara Sumatera Selatan, Jambi dan Bengkulu ... 64
4.3. Reabsorpsi Batubara ... 70
4.3.1. Reabsorpsi Batubara Jambi ... 71
4.3.2. Reabsorpsi Batubara Sumatera Selatan ... 73
4.3.3. Reabsorpsi Batubara Bengkulu ... 75
4.3.4. Perbedaan Reabsorpsi Batubara Sumatera Selatan, Jambi dan Bengkulu ... 81
4.4. Pengaruh Daya Gelombang Mikro, Ketebalan Sample Batubara dan Waktu Pemanasan Sample untuk Menurunkan Moisture Batubara ... 85
4.4.1. Hubungan Daya Gelombang Mikro, Ketebalan Sample Batubara dan WaktuPemanasan Sample untuk Menurunkan Moisture Batubara .... 85
4.4.2. Pengaruh Daya Gelombang Mikro ... 91
xii BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 96
5.2. Saran ... 97
DAFTAR PUSTAKA ... 98
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Klasifikasi maseral dalam subkelompok dankelompok berdasarkan International Committee for Coal and Organic Petrology (ICCP 1998, 2001), the Australian Standard System of Nomenclature (AS, 1995) ), dan the American Society for Testing and Materials (ASTM
, 1996) ... 9
Tabel 2.2. Mineral yang Biasa Terikat dengan Batubara ... 11
Tabel 2.3. Distribusi Trace Elemen pada Batubara ... 12
Tabel 2.4. Klasifikasi Tipe Pori Berdasarkan IUPAC ... 17
Tabel 2.5. Keunggulan dan Kelemahan Beberapa Metode Coal Drying ... 23
Tabel 2.6. Penelitian-Penelitian Mengenai Karakteristik Batubara Sumatera Selatan, Jambi dan Bengkulu serta Pemanfaatan Radiasi Gelombang Mikro untuk Peningkatan Kualitas Batubara ... 30
Tabel 3.1. Jadwal Penelitian ... 43
Tabel 3.2. Pengujian Sample Batubara ... 39
Tabel 3.3. Parameter Analisis Batubara dan Metode Yang Digunakan... 50
Tabel 4.1. Hasil Analisis Batubara Kondisi Aktual ... 52
Tabel 4.2. Hasil Analisis Batubara Kondisi Terjenuhi Air ... 52
Tabel 4.3. Perbandingan Kondisi Aktual dan Kondisi Terjenuhi ... 56
Tabel 4.4. Perbandingan Peningkatan Kualitas Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu pada Kondisi Aktual ... 64
Tabel 4.5. Perbandingan Peningkatan Kualitas Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu pada Kondisi Jenuh Air ... 65
Tabel 4.6. Data Persentase Kenaikan Total moisture dan Penurunan Kalori pada Batubara Jambi ... 72
Tabel 4.7. Data Persentase Kenaikan Total moisture dan Penurunan Kalori pada Batubara Sumatera Selatan ... 75
Tabel 4.8. Data Persentase Kenaikan Total moisture dan Penurunan Kalori pada Batubara Bengkulu ... 77 Tabel 4.9. Perbedaan Reabsorpsi Batubara Sumatera Selatan, Jambi Dan
xiv
Bengkulu Kondisi Aktual ... 78
Tabel 4.10. Perbedaan Reabsorpsi Batubara Sumatera Selatan, Jambi Dan Bengkulu Kondisi Jenuh Air ... 78
Tabel 4.11. Hasil Analisis Scanning Electron Microscope Batubara Jambi ... 81
Tabel 4.12. Hasil Analisis Scanning Electron Microscope Batubara Sumatera Sumatera ... 82
Tabel 4.13. Hasil Analisis Scanning Electron Microscope Batubara Bengkulu ... 83
Tabel 4.14. Hasil Analisis EDS Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu... 84
Tabel 4.15. Data Pengaruh Berbagai Variabel Terhadap Penurunan Massa pada Batubara Jambi Kondisi Aktual dan Kondisi Jenuh Air ... 85
Tabel 4.16. Data Pengaruh Berbagai Variabel Terhadap Penurunan Massa pada Batubara Sumatera Selatan Kondisi Aktual dan Kondisi Jenuh Air . 86 Tabel 4.17. Data Pengaruh Berbagai Variabel Terhadap Penurunan Massa pada Batubara Bengkulu Kondisi Aktual dan Kondisi Jenuh Air ... 86
Tabel 4.18. Hasil Koefisien Korelasi dan Koefisien Determinasi Btaubara Kondisi Aktual... 87
Tabel 4.19. Hasil Koefisien Korelasi dan Koefisien Determinasi Btaubara Kondisi Jenuh Air ... 87
Tabel 4.20. Hasil Uji Normalitas ... 88
Tabel 4.21. Hasil Uji Linieritas Batubara Kondisi Aktual ... 89
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Tipe Asosiasi Air pada Batubara ... 16
Gambar 2.2. Kemutakhiran (State of The Art) dan Posisi Penelitian ... 38
Gambar 3.1. Lokasi Pengambilan Sample Batubara ... 41
Gambar 3.2. Stockpile Batubara di Jetty Talang Duku, Provinsi Jambi ... 42
Gambar 3.3. Stockpile Batubara di Jetty Swarnadwipa Dermaga Jaya. Provinsi Sumatera Selatan ... 42
Gambar 3.4. Stockpile Batubara di Jetty Pulau Baai, Provinsi Bengkulu ... 43
Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian ... 44
Gambar 3.6. Diagram Alir Percobaan ... 46
Gambar 4.1. Hasil Analisis Total Sulfur, Ash content, Volatile Matter dan Fix Carbon Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air ... 53
Gambar 4.2. Nilai Total moisture dan Inherent Moisture Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air ... 54
Gambar 4.3. Kalori Batubara Jambi, Sumatera Selatan dan Bengkulu pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air ... 54
Gambar 4.4. Total moisture dan Inherent Moisture Batubara Jambi pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan Melalui Gelombang Mikro... 56
Gambar 4.5. Nilai Kalori Batubara Jambi pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan Melalui Gelombang Mikro ... 57
Gambar 4.6. Total moisture dan Inherent Moisture Batubara Sumatera Selatan pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan Melalui Gelombang Mikro... 59
Gambar 4.7. Nilai Kalori Batubara Sumatera Selatan pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan Melalui Gelombang Mikro ... 60
xvi
Gambar 4.8. Total moisture dan Inherent Moisture Batubara Bengkulu pada Kondisi Aktual dan Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan
Melalui Gelombang Mikro... 62 Gambar 4.9. Nilai Kalori Batubara Bengkulu pada Kondisi Aktual dan
Jenuh Air Setelah Dilakukan Pemanasan Melalui Gelombang
Mikro ... 62 Gambar 4.10. Perubahan nilai total moisture batubara Jambi, Sumatera Selatan
dan Bengkulu kondisi awal dan setelah dilakukan radiasi
gelombang mikro pada kondisi aktual dan jenuh air ... 66 Gambar 4.11. Perubahan nilai kalori batubara Jambi, Sumatera Selatan dan
Bengkulu kondisi awal dan setelah dilakukan radiasi gelombang
mikro pada kondisi jenuh air ... 67 Gambar 4.12. Recovery Batubara Setelah dilakukan Radiasi Gelombang
Mikro ... 68 Gambar 4.13. Rata-Rata Penurunan Total moisture pada 6 Tipe Batubara ... 69 Gambar 4.14. Rata-Rata Penurunan Total moisture pada 5 Tipe Coking Coal .... 70 Gambar 4.15. Perubahan Nilai Total moisture Batubara Jambi setelah
Pengeringan dan Reabsorpsi... 71 Gambar 4.16. Perubahan Nilai Kalori Batubara Jambi setelah Gelombang
Mikro dan Reabsorpsi... 71 Gambar 4.17. Perubahan Nilai Total moisture Batubara Sumatera Selatan setelah
Gelombang Mikro dan Reabsorpsi ... 73 Gambar 4.18. Perubahan Nilai Kalori Batubara Sumatera Selatan setelah
Gelombang Mikro dan Reabsorpsi ... 74 Gambar 4.19. Perubahan Nilai Total moisture Batubara Bengkulu setelah
Gelombang Mikro dan Reabsorpsi ... 76 Gambar 4.20. Perubahan Nilai Kalori Batubara Bengkulu setelah Gelombang
Mikro dan Reabsorpsi... 76 Gambar 4.21. Perbandingan Persentase Partikel Batubara Sebelum dan Sesudah
Dilakukan Radiasi Gelombang Mikro ... 80 Gambar 4.22. Pengaruh Daya Terhadap Waktu Penurunan Moisture pada
xvii
Gambar 4.23. Pengaruh Daya Terhadap Nilai Kalori Batubara dan Total
Moisture ... 92 Gambar 4.24. Pengaruh Ketebalan Terhadap Waktu Penurunan Moisture
Pada Kondisi Aktual dan Kondisi Jenuh Air ... 94 Gambar 4.25. Pengaruh Ketebalan Terhadap Nilai Kalori Batubara dan Total
xviii
LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1a. Pemanasan batubara kondisi aktual melalui gelombang mikro ... 101 Lampiran 1b. Pemanasan batubara kondisi jenuh air melalui gelombang mikro . 105 Lampiran 2a. Hasil Pengolahan Data dengan SPSS 26 Batubara Kondisi
Aktual ... 111 Lampiran 2b. Hasil Pengolahan Data dengan SPSS 26 Batubara Kondisi
Jenuh Air ... 114 Lampiran 3a. Hasil Analisis kondisi aktual batubara provinsi Sumatera Selatan,
Jambi Dan Bengkulu setelah pemanasan gelombang mikro ... 117 Lampiran 3b. Hasil Analisis kondisi jenuh air batubara provinsi Sumatera Selatan
Jambi Dan Bengkulu setelah pemanasan gelombang mikro ... 120 Lampiran 4a. Hasil reabsorpsi kondisi aktual batubara provinsi Sumatera Selatan,
Jambi dan Bengkulu setelah pemanasan gelombang mikro ... 123 Lampiran 4b. Hasil reabsorpsi kondisi jenuh air batubara provinsi Sumatera
Selatan, Jambi dan Bengkulu setelah pemanasan gelombang
mikro... 125 Lampiran 5. Peralatan – Peralatan yang Digunakan untuk Penelitian ... 127
1 Universitas Sriwijaya
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Batubara merupakan salah satu sumber energi yang banyak dimanfaatkan seluruh dunia untuk berbagai macam kegunaan diantaranya sebagai pembangkit tenaga listrik, bahan bakar pembuatan semen dan produksi baja serta kegiatan industri lainnya. Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2020-2024 untuk Sektor ESDM menargetkan penjualan domestik komoditas batubara untuk pembangkit listrik dan sektor industri tahun 2020 ditargetkan sebesar 153.4 juta ton dan tahun 2024 sebesar 190.7 juta ton (Laporan Kinerja Kementerian ESDM, 2019)
Berdasarkan data Direktorat Jenderal Mineral dan Batubara tahun 2017, kualitas batubara di Indonesia yaitu 62% berkualitas sedang, 27% rendah, 9% tinggi dan yang berkualitas sangat tinggi 2% (Indonesian Mining Institute, 2018). Data Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral menunjukkan bahwa hingga akhir Desember 2018, Indonesia memiliki cadangan batubara yaitu 39,890.95 juta ton yang tersebar di pulau Kalimantan yaitu 25,986.92 juta ton dan pulau Sumatera sebanyak 13,894.69 juta ton. Cadangan terbesar batubara di Indonesia berasal dari Provinsi Kalimatan Timur dan Sumatera Selatan.
Cadangan batubara di pulau Sumatera tersebar di beberapa provinsi yaitu Sumatera Selatan : 10,077.62 juta ton, Jambi : 2,357.35 juta ton, Riau : 581.26 juta ton, Aceh : 570.97 juta ton, Bengkulu : 177.61 juta ton, Sumatera Barat : 118.14 juta ton dan Lampung : 11,74 juta ton (Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral, 2018). Batubara yang diteliti berasal dari Sumatera Selatan, Jambi dan Bengkulu. Berdasarkan interpretasi peta coal bearing formation di Indonesia yang bersumber dari data Direktorat Jenderal Mineral dan Batubara tahun 2017, Jambi memiliki kalori rendah yaitu <5100 cal/g, Sumatera Selatan memiliki kalori rendah hingga kalori tinggi dan Bengkulu memiliki batubara dengan kalori tinggi yaitu 6100 -7100 cal/g.
2
Universitas Sriwijaya Tinggi rendahnya kualitas batubara bergantung kepada karakteristik batubara yang meliputi type, grade dan rank. Type berhubungan dengan asal tumbuhan pembentuk batubara, grade adalah kandungan mineral matter pada batubara sedangkan rank merupakan tingkat metamorfisme batubara. Pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar dipengaruhi ukuran kualitas batubara. Semakin tinggi kandungan air pada batubara maka akan mengurangi efisiensi pembakaran, selain itu batubara dengan kandungan ash tinggi menyebabkan terjadinya slagging dan fouling serta korosi pada boiler apabila batubara memiliki sulfur yang tinggi.
Permasalahan - permasalahan yang terjadi dalam pemanfaatan batubara tersebut dapat diatasi dengan teknik-teknik yang telah diteliti dapat meningkatkan kualitas batubara. Kadar air batubara dapat diturunkan salah satunya adalah dengan memberikan radiasi gelombang mikro pada batubara. Beberapa penelitian menemukan bahwa radiasi gelombang mikro dapat digunakan untuk berbagai manfaat seperti mengurangi kadar air dan sulfur, proses liquefaction, meningkatkan grindability, proses pyrolisis, flotation, coking dan coal water slurry combustion.
Treatment radiasi gelombang mikro berdasarkan penelitian Ge et al. (2012) sangat efektif untuk menurunkan kandungan air pada batubara karena dapat langsung menembus bagian dalam sample sedangkan pada metode konvensional panas perlahan-lahan menembus sample sehingga beresiko untuk terjadinya oksidasi parsial. Penelitian oleh Seehra et al. (2007) membandingkan pemanasan 20 gram slurry batubara dengan gelombang mikro dan pemanasan termal konvensional dimana didapatkan waktu penurunan moisture yang sangat cepat dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro.
Menurut Lin et al. (2017), Iradiasi gelombang mikro memiliki peranan yang semakin penting dalam aplikasi industri, ilmiah dan kimia untuk pemprosesan, pengeringan dan pemanasan karena penggunaan gelombang mikro menghasilkan pemanasan yang cepat, seragam, selektif, mudah dioperasikan dan ramah lingkungan. Teknologi pemanasan dengan gelombang mikro berpotensi mengurangi kebutuhan energi dan dampak lingkungan beberapa proses. Pengolahan batubara melalui gelombang mikro memiliki manfaat dalam coal
upgarding, cleaning dan comminution sehingga meningkatkan efisiensi dan
3
Universitas Sriwijaya Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pengurangan kandungan air melalui pemanasan dengan gelombang mikro telah terbukti dapat mengurangi kandungan air pada batubara. Salah satu faktor yang sulit dikontrol adalah kondisi cuaca apabila terjadi hujan selama proses hauling batubara dari tambang menuju stockpile pelabuhan sebelum kegiatan loading batubara ataupun setelah unloading batubara dilakukan dimana hal ini dapat menyebabkan penurunan kualitas batubara karena batubara akan menyerap air. Moisture pada batubara harus dihilangkan sebanyak mungkin sebelum dimuat ke kapal ataupun sebelum dibakar di boiler untuk keperluan pembangkit listrik atau industri lainnya. Diperlukan pengembangan studi lebih lanjut berdasarkan hasil penelitian sebelumnya mengenai peningkatan kualitas batubara menggunakan radiasi gelombang mikro yaitu apabila makropori batubara dikondisikan terisi penuh dengan air yang kemudian dibandingkan dengan kondisi aktual kandungan batubara sehingga dapat diketahui besarnya penurunan kandungan air secara optimal serta readsorpsinya dengan mengkaji pengaruh karakteristik batubara.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu :
1. Bagaimana hasil analisis karakteristik batubara awal yang berasal dari provinsi Jambi, Sumatera Selatan, dan Bengkulu dalam kondisi aktual dan hasil analisis batubara dengan makropori yang telah dikondisikan terisi penuh dengan air? 2. Bagaimana hasil analisis kualitas batubara setelah dilakukan radiasi dengan
gelombang mikro?
3. Bagaimana hasil re-adsorpsi batubara setelah dilakukan treatment radiasi gelombang mikro?
4. Bagaimana pengaruh daya yang digunakan, ketebalan sample batubara dan waktu pemanasan sample batubara untuk menurunkan kandungan moisture selama proses treatment?
4
Universitas Sriwijaya 1.3. Tujuan
Tujuan penelitian ini secara umum adalah menganalisis karakteristik batubara provinsi Jambi, Sumatera Selatan, dan Bengkulu untuk peningkatan kualitas melalui gelombang mikro yaitu
1. Menganalisis karakteristik batubara awal dalam kondisi aktual dan hasil analisis batubara dengan makropori yang telah dikondisikan terisi penuh dengan air
2. Menganalisis kualitas batubara setelah dilakukan radiasi gelombang mikro 3. Menganalisis hasil kandungan moisture re-adsorpsi setelah dilakukan
treatment radiasi gelombang mikro
4. Mengidentifikasi pengaruh daya yang digunakan, ketebalan sample batubara dan waktu pemanasan sample batubara untuk menurunkan kandungan moisture selama proses treatment
1.4. Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan pada penelitian ini dan keterbatasan penulis maka penulis membatasi masalah sebagai berikut:
1. Batubara yang diteliti berasal dari provinsi Jambi, Sumatera Selatan, dan Bengkulu
2. Karakteristik batubara yang diamati adalah rank batubara sebelum dan sesudah radiasi serta re-adsorpsi air setelah pemanasan
3. Sample batubara yang diamati berdasarkan tingkatan rank batubara yaitu lignit, sub-bituminus dan bituminus
4. Analisis kualitas batubara yang dilakukan adalah parameter proximate, total moisture, total sulfur dan gross calorific value.
5. Deskripsi analisis batubara dibatasi pada perubahan nilai total moisture dan nilai gross calorific value
1.5. Manfaat Hasil Penelitian
Hasil penelitian memberikan manfaat secara teoritis dan manfaat secara praktis untuk pemerintah, perusahaan industri pertambangan, perusahaan penjualan batubara dan industri pengguna batubara.
5
Universitas Sriwijaya 1. Manfaat Teoritis
a. Memberikan referensi mengenai peningkatan kalori batubara dengan penurunan moisture batubara melalui radiasi gelombang mikro
b. Memberikan informasi tentang kualitas batubara di Jambi, Sumatera Selatan, dan Bengkulu sehingga dapat dimanfaatkan dengan maksimal untuk pemenuhan kebutuhan industri khususnya di Indonesia
2. Manfaat Praktis
a. Manfaat untuk Pemerintah
1) Sebagai dasar kebijakan Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral dalam menetapkan harga jual batubara dan pemenuhan kewajiban dalam pelaksanaan DMO (Domestic Market Obligation) 2) Peningkatan kualitas batubara memberikan PNBP yang lebih besar
untuk pemerintah dalam pembayaran royalty penjualan batubara b. Manfaat untuk Perusahaan Industri Batubara dan Indusri Pengguna
Batubara
1) Memberikan informasi untuk perusahaan industri batubara dan industry pengguna batubara dalam melakukan peningkatan kualitas batubara yang efektif melalui treatment radiasi gelombang mikro 2) Perusahaan industri batubara dapat mengetahui gambaran
karakteristik batubara sebelum dan setelah dilakukan treatment radiasi gelombang mikro dan hasil re-adsorpsinya.
3) Menurunkan kadar air pada batubara semaksimalnya sesuai dengan ukuran karakteristik batubara sehingga kualitas batubara meningkat dan dapat memenuhi kebutuhan pasar baik pasar domestik maupun ekspor.
4) Meningkatkan efisiensi pembangkit listrik, menurunkan biaya transportasi, mengurangi persyaratan pembuangan abu, dan menurunkan emisi pembangkit listrik.
5) Perusahaan pengguna batubara dapat memanfaatkan batubara kualitas rendah yang keberadaannya melimpah di Indonesia dengan menurunkan kandungan air pada batubara sehingga
6
Universitas Sriwijaya kualitas batubara meningkat dan sesuai dengan spesifikasi penggunaan boiler yang digunakan
98
DAFTAR PUSTAKA
1. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2019. Laporan Kinerja Kementerian ESDM 2014-2019, Kementerian ESDM : Jakarta, Oktober 2019 2. Indonesia Mining Institute. 2018. Report on Indonesia Mining Sector diagnostic.
Indonesia Mining Institute.
3. Ministry of Energy and Mineral Resources Republic of Indonesia, 2018. Handbook of Energy & Economic Statistics of Indonesia. Indonesia Ministry of Energy and Mineral Resources Republic of Indonesia.
4. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2018. Kebijakan Produksi Batubara Nasional Dan Kewajiban DMO, Dirjen Minerba : Jakarta, September 2018
5. Ge, Lichao, Zhang Yanwei, Wang Zhihua, Zhou Junhu and Cen Kefa , 2013. Effect of Microwave Irradiation Treatment on Physicochemical Characteristics of Chinese Low Rank Coals. Energy conversation and management 71, Page : 84-91.
6. Seehra, M.S., Kalra A and Manivannan A. 2007. Dewatering Fine Coal Slurries by Selective Heating With Microwave. Fuel Vol. 86 Page : 829-834
7. Lin, Baiquan, Li He, Chen Zhongwei, Zheng Chunshan, Hong Yidu and Wang Zheng. 2017. Sensitivity Analysis on The Microwave Heating of Coal : A Coupled Electromagnetic and Heat Transfer Mode. Applied Thermal Engineering.
8. Sukandarrrumidi. 2018. Batubara dan Gambut. Gadjah Mada University Press, Anggota IKAPI, Anggota APPTI : Yogyakarta
9. Stracher, Glenn B, Prakash Anupma, Sokol Ellina V. 2011. Coal and Peat Fires: A Global Perspective. Elsevier B.V
10. Miller, G Bruce. 2016. Clean Coal Engineering Technology Second Edition. Butterworth–Heinemann
11. Speight , James G. 2015. Handbook of Coal Analysis Second Edition. (Chemical Analysis: A Series of Monographs on Analytical Chemistry and Its Applications). Wiley
12. Nalbandian, Herminé.2012.Trace element emissions from Coal. IEA Clean Coal Centre
13. Osborne, Dave. 2013. The coal handbook - towards cleaner production Volume 1: Coal production. Woodhead Publishing Limited
14. Yakub, Arbie. 2006. Pengambilan, Preparasi dan Pengujian Contoh Batubara. ATC Course Material : Bandung.
15. Komariah, E.W. 2012. Peningkatan Kualitas Batubara Indonesia Peringkat
Rendah Melalui Penghilangan Moisture dengan Pemanasan Gelombang Micro. Tesis Fakultas Teknik Program Studi Magister Teknik Kimia : Universitas Indonesia
99
Universitas Sriwijaya 17. Karthikeyan Muthusamy, Wu Zhonghua, Arun S. Mujumda,2009. Low-Rank Coal Drying Technologies - Current Status and New Developments. Drying Technology, 27: 403–415, 2009
18. Aswati, Nani. 2011. Peningkatan Mutu Batubara Peringkat Rendah Indonesia Melalui Teknik Slurry Dewatering. Skripsi Fakultas Teknik Universitas Indonesia Program Studi Ekstensi Teknik Kimia : Depok
19. Mazumder, B. 2012. Coal Science and Engineering. Woodhead Publishing : India.
20. Suarez-Ruiz, Isabel, Crelling C John. 2008. Applied Coal Petrology : The Role of Petrlogy in Coal Utilization. Academic Press
21. Osman, H, Jangam S, Lease J. 2011. Drying Of Low-Rank Coal (LRC), A Review of Recent Patents And Innovations. Department of Mechanical Engineering, Minerals, Metals and Materials Technology Centre (M3TC), National University of Singapore.
22. Suryadi, Sukmawati, Putra Guyup. 2017. Scale Up Dan Uji Teknis Alat Pengering Tipe Fluidized Bed Dryer. Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem, Vol.5, No. 2
23. Binner, Eleanor. Lester, Edward. Kingman Sam, Dodd Chris, 2014. A review of microwafe coal processing. Microwave power and electromagnetic energy 24. Purnama, Asep, Salinititai, Silti, Sudirmani, 2018. Penentuan Lingkungan
Pengendapan Lapisan Batubara D, Formasi Muara Enim, Blok Suban Burung, Cekungan Sumatera Selatan. Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara Volume 14, Nomor 1, Januari 2018 : 1 – 18
25. Ibrahim, Dahlan. 2011. Penyelidikan Batubara Bersistem Pada Cekungan Sumatera Selatan, Daerah Muarakilis Dan Sekitarnya, Kabupaten Tebo, Provinsi Jambi. Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi Tahun 2011
26. Heryanto, Rachmat, Suyoko. 2007. Karakteristik batubara di Cekungan Bengkulu. Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 2 No. 4 Desember 2007: 247-259 27. Rao, Zhonghao. 2015. Recent developments in drying and dewatering for low
rank coals. Progress in Energy and Combustion Science 46 (2015) 1-11 28. Pickles, C.A, Gao F, Kelebek S. 2013. Microwave drying of a low-rank
sub-bituminous coal. Minerals Engineering.
29. Song, Zhanlong, Jing Chuanming, Yao Liansheng. 2016. Microwave drying performance of single-particle coal slime and energy consumption analyses. Fuel Processing Technology 143 (2016) 69–78
30. Yi-du, Hong, Bai-quan Lin, Chuan-jie Zhu. Effect of microwave irradiation on petrophysical characterization of coals. Applied Thermal Engineering 102 (2016) 1109–1125
31. Yi-du, Hong, Bai-quan Lin, He Li. 2015. Three-dimensional simulation of microwave heating coal sample with varying parameters. Applied Thermal Engineering.
32. Peng, Zhiwei, Lin Xiaolong, Xuejiao Wu. 2016. Microwave absorption characteristics of anthracite during pyrolysis. Fuel Processing Technology.
100
Universitas Sriwijaya 33. Reddy, Rajasekhar, Vinu R. 2016. Microwave assisted pyrolysis of Indian and Indonesian coals and product characterization. Fuel Processing Technology. 34. Karthikeyan, Muthusamy. 2008. Minimization of Moisture Readsorption in
Dried Coal Samples. Drying Technology, 26: 948–955, 200
35. Graham, James. 2007. Microwaves For Coal Quality Improvement: The Drycol Project.Sacps/International Pittsbrugh Coal Conference 2007 Johannesburg, South Africa, September 10-14, 2007
