OPTIMALISASI PENCAMPURAN BATUBARA UNTUK MEMENUHI KRITERIA PERMINTAAN KONSUMEN DENGAN MENGGUNAKAN
METODE SIMPLEK DI PT NUSA ALAM LESTARI KOTA SAWAHLUNTO, PROVINSI SUMATERA BARAT
Oleh
AGZOCI ZULVA AMANDA 1410024427006
YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI (STTIND) PADANG PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN
METODE SIMPLEK DI PT NUSA ALAM LESTARI KOTA SAWAHLUNTO, PROVINSI SUMATERA BARAT
Diajukan Kepada Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana (S1)
DisusunOleh :
AGZOCI ZULVA AMANDA 1410024427006
Disetujui Oleh: DosenPembimbing:
Pembimbing I Pembimbing II
Ahmad Fauzi Pohan,S. Pd, M. Sc RiamMarlina A, ST, MT
NIDN: 1012019002 NIDN.1027098501
Ketua Program Studi Ketua STTIND Padang
RiamMarlina A, ST., MT H. RikoErvil, MT
i
SAWAHLUNTO, PROVINSI SUMATERA BARAT Nama : Agzoci Zulva Amanda
Npm : 1410024427006
Pembimbing 1 : Ahmad Fauzi Pohan S.Pd, M,sc Pembimbing 2 : Riam Marlina ST,MT
Abstrak
PT. Nusa Alam Lestari salah satu tambang Batubara yang berada di Kabupaten Sawahlunto dengan penambangan open pit dan underground mining yang memproduksi berbagai macam jenis batubara dengan nilai calori berkisar antara 3000 kkal/kg sampai 7800 kkal/kg, total moisture 3,33 %, sulphur 0,57 %, dan ash 7,60 %. Perusahaan ini belum menerapkan sistem blending. Sehingga batubara low calori menumpuk di stockpile. akibatnya pada saat batubara sampai dipihak konsumen ada parameter yang tidak sesuai dengan spesifikasi kontrak. Konsekuesinya pihak konsumen melakukan penolakkan terhadap pihak perusahaan atau pihak perusahaan didenda dengan pengurangan harga batubara dari harga awal. Salah satunya dengan PT. PLTU Ombilin yang membutuhkan batubara calori 6300 kkal/kg, total moisture 10 %, sulphur 0,8 %, dan ash 13 % . karena PT NAL tidak menggunakan teknik pencampuran,Untuk mengantisipasi hal tersebut maka perlu dilakukan Analisis terhadap batubara high calori dan low calori dengan cara sistem blending. tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis persentase pencampuran batubara yang tepat agar menghasilkan kualitas batubara yang sesuai syarat permintaan konsumen dengan menggunakan metode simplek. Perhitungan dengan metode simplek sangat mendekati dengan kriteria permintaan konsumen sehingga dapat direkomendasikan pada pihak Perusahaan. Dengan menggunakan perhitungan metode simpleks maka didapatkan hasil yang mendekati dengan permintaan konsumen yaitu untuk mendapatkan 5000 ton batubara maka dibutuhkan komposisi pencampuran batubara kalori rendah sebanyak 1146,245059 ton dan kalori tinggi sebanyak 3853,754941 ton atau dengan persentase 77,07 % kalori tinggi dan 22,92 % kalori rendah, dengan kandungan ash 14,74 % , sulfur 0,45%, dan kalori 6300 kkal/kg. Kata kunci : blending, kualitas batubara, metode simplek, nilai kalori, batubara
ii
Name : Agzoci Zulva Amanda Npm : 1410024427006
Advisor 1 : Ahmad Fauzi Pohan S.Pd, M, sc Advisor 2 : Riam Marlina ST, MT
Abstract
PT. Nusa Alam Lestari is one of the coal mines located in Sawahlunto Regency with open pit mining and underground mining which produces various types of coal with caloric values ranging from 3000 kcal / kg to 7800 kcal / kg, total moisture 3.33%, sulfur 0, 57%, and ash 7.60%. This company has not implemented a blending system. So that low calorie coal accumulates in the stockpile. As a result, when the coal reaches the consumer there are parameters that are not in accordance with the contract specifications. Consequently, the consumer rejects the company or the company is fined by reducing the coal price from the initial price. One of them is PT. PLTU Ombilin which requires 6300 kcal / kg calori coal, 10% total moisture, 0.8% sulfur, and 13% ash. because PT NAL does not use a blending technique, to anticipate this it is necessary to carry out an analysis of high calorie and low calorie coals by means of a blending system. The purpose of this study is to analyze the right percentage of coal blending in order to produce coal quality that meets the requirements of consumer demand using the simplek method. The calculation using the simplek method is very close to the criteria for consumer demand so that it can be recommended to the Company. By using the calculation of the simplex method, results are obtained that are close to consumer demand, namely to get 5000 tons of coal, it requires the composition of mixing low calorie coal as much as 1146.245059 tons and high calories as much as 3853.754941 tons or with a percentage of 77.07% high calories and 22 , 92% low calories, with 14.74% ash content, 0.45% sulfur, and 6300 calories kcal / kg Keywords: blending, coal quality, simplek method, calorific value, coal
iii
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT.Atas berkah dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sesuai waktu yang ditentukan. Tugas akhir ini berjudul optimalisasi pencampuran batubara untuk memenuhi kriteria permintaan konsumen dengan menggunakan metode simplek di PT. nusa alam lestari kota sawahlunto, provinsi sumatera barat.
Penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak.Oleh karena itu dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Seluruh keluarga besar penulis terkhusus kedua orang tua penulis yang selalu memberikan do’a dan motivasi baik moril maupun materil.
2. Bapak H. Riko Ervil, MT Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
3. Bapak Ahmad Fauzi Pohan S.pd.M.Sc sebagai dosen pembimbing I. 4. Ibu Riam Marlina A ST, MT sebagai dosen pembimbing II.
5. Seluruh Dosen Teknik Pertambangan dan Karyawan Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang
6. Bapak Dian sebagai kepala teknik tambang PT. Nusa Alam Lestari 7. Bapak Ridwan Ifandra selaku suvervisor Laboratorium Balai diklat
Tambang bawa tanah Sawalunto
8. Ibu Regina sebagai pembimbing uji laboratorium Balai diklat Tambang bawa tanah Sawalunto
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari seluruh pihak demi kesempurnaan tugas akhir.
Padang, September 2020
iv
HALAMAN JUDUL ... Lembaran Pengesahan...
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi ... iv
Daftar Gambar ... vii
Daftar Tabel ... ix
Daftar Lampiran ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang masalah ... 1
1.2. Identifikasi masalah ... 3
1.3. Batasan masalah ... 3
1.4. Rumusan masalah ... 3
1.5. Tujuan penelitian ... 4
1.6. Manfaat penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Landasan teori ... ... 5
2.1.1. Batubara ... ... 5
2.1.2. Preparasi Sampel ... 18
2.1.3. Analisa Batubara ... 19
2.1.4. Blending Batubara... ... 20
2.1.5 Perhitungan Metode simplek ... 22
2.2 Tinjauan umum Perusahaan ... 25
2.2.1 Sejarah Singkat PT. Nusa Alam Lestari ... 25
2.2.2 Kondisi Geologi Regional ... 26
2.2.3 Stratigrafi ... ... 26
2.3 Kerangka Konseptual ... 27
v
3.2.1 Tempat Penelitian dan Kesampaian Daerah ...29
3.2.2 Waktu Penelitian...29
3.3 Variabel Penelitian ...29
3.4 Data Dan Sumber Data ... 29
3.4.1 Data... ... 29
3.4.2 Sumber Data ... 29
3.5 Teknik Pengumpulan Data ... 30
3.6 Teknik Pengolahan Data ...44
3.7 Kerangka Metodologi ... 44
BAB VI PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Pengumpulan data ... 46
4.1.1 Data Primer ...46
4.1.2 Data Sekunder ...47
4.2. Pengolahan Data ... 48
4.2.1. Persentase pencampumpuran batubara dengan metode simplek.48 4.2.2 Menyesuaikan hasil blending dengan permintaan konsumen...52
BAB V ANALISA DATA 5.1 Analisa perbandingan persentase pencampuran batubara menggunakan metode simplek... ... 54
5.1.1 Perbandingan nilai kandungan abu ... 54
5.1.2 Perbandingan nilai kandungan sulfur ... 55
5.1.3 Perbandingan nilai kalori ... 55
5.2 Analisa penyesuaian hasil blending metode simplek dengan permintaan konsumen ... 56
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ... 57
6.2 Saran ... 57 DAFTAR PUSTAKA
vi
Gambar 2.1 Proses terbentuknya batubara ... 6
Gambar 2.2 Metode curah hujan... 21
Gambar 2.3 Metode Dua Conveyor ... 22
Gambar 2.4 Kerangka Konseptual ... 27
Gambar 3.1 Peta Kesampaian Daerah Lokasi PT. NAL, Google Maps .... 28
Gambar 3.2 Lokasi pengambilan sampel ... 30
Gambar 3.3 karung yang telah dilapisi plastik sampel ... 31
Gambar 3.4 Alat pengambilan sampel ... 32
Gambar 3.5 penentuan titik sampel ... 32
Gambar 3.6 pengambilan sampel ... 32
Gambar 3.7 siap dikirim ke Laboratorium ... 33
Gambar 3.8 pemisahan bongkahan batubara ... 33
Gambar 3.9 Pengecilan bongkahan batubara menggunakan mesin jaw crusher ... 34
Gambar 3.10 Mesin Double roll crusher... 34
Gambar 3.11 Pembagian sampel ukuran 4,77 mm menjadi 4 bagian... 34
Gambar 3.12 Proses pengecilan ukuran dengan mesin brown crusher ... 35
Gambar 3.13 Proses pengayakan dengan ukuran ayakan 8 mesh ... 35
Gambar 3.14 Proses membagi sampel menjadi 2 ... 36
Gambar 3.15 Circulating oven ... 36
Gambar 3.16 Proses penimbangan batubara setelah pengeringan ... 37
Gambar 3.17 Mesin raymond mill untuk pengecilan ukuran 250 micron... 37
Gambar 3.18 Proses Penimbangan cawan + sampel ... 38
Gambar 3.19 Sampel siap ditimbang ... 38
Gambar 3.20 Proses memasukkan sampel ke dalam moisture measurement ... 39 Gambar 3.21 Mesin moisture measurement ... 39
vii
Gambar 3.25 Sampel sesudah dilakukan pengeringan ... 41
Gambar 3.26 Sampel yang telah dimasukkan ke sample boat ... 42
Gambar 3.27 Proses memasukkan sampel ke sulfure analize ... 42
Gambar 3.28 Hasil analisa nilai sulfur yang ditampilkan dimonitor... 42
Gambar 3.29 Alat pengukur nilai kalori (Bomb Calorimeter dan monitor). 43 Gambar 3.30 Proses penimbangan sampel seberat 1.000 gr... 43
Gambar 3.31 Proses Memasukan bucket ke calorymeter... 44
Gambar 3.32 Hasil analisa nilai kalori yang ditampilkan di monitor ... 44
Gambar 3.33 Bagan Alur Penelitian ... 45
Gambar 5.1 Grafik perbandingan nilai kandungan abu ... 54
Gambar 5.2 Grafik perbandingan nilai kandungan Sulfur ... 55
viii And
Materials...
11 Tabel 2.2 parameter parameter kualitas batubara
...
17
Tabel 2.3 Tabel Simplek ... 24
Tabel 3.1 Data preparasi sampel awal... 37 Tabel 3.2 Nilai kadar air total... 39
Tabel 3.3 Nilai kandungan abu... 41
Tabel 4.1 Data preparasi sampel awal ... 46
Tabel 4.2 Data total moisture... ... 46
Tabel 4.3 Data nilai abu... ... 46
Tabel 4.4 Data nilai sulfur ... ... ... 47 Tabel 4.5 Data nilai kalori ... ... ... 47 Tabel 4.6 Data Batubara yang akan dicampur (blending)... ... 47 Tabel 4.7 Parameter kualitas batubara dari perusahaan... ... 48 Tabel 4.8 Data spesifikasi Batubara permintaan konsumen... 48 Tabel 4.9 Data nilai kanan motode simplek... ... 49
Tabel 4.10 Perhitungan metode simplek awal ... 49 Tabel 4.11 Nilai baris kunci baru... 50 Tabel 4.12 Perhitungan baris Z baru (fungsi
tujuan)...
50 Tabel 4.13 Tabel simpek
iterasi-2...
ix ...
Tabel 4.16 Hasil pengolahan data pencampuran batubara ...
51 Tabel 4.17 Pengolahan dengan metode simpleks
...
52
Tabel 4.18 Parameter hasil blending di Laboratorium...
53
x
Lampiran B Sertifikat Analisis Kualitas Batubara low calori Lampiran C Sertifikat Analisis kualitas batubara high calori Lampiran D Sertifikat Analisis kualitas Blending batubara Lampiran E Lampiran Data metode Simplek
Lampiran E Lembar kerja Analisa laboratorium high Calori Lampiran F Lembar kerja Analisa laboratorium Low Calori Lampiran G Lembar kerja Analisa laboratorium blending Lampiran H Lampiran Data metode Simplek
Lampiran I Biodata Wisudawan/ti Lampiran J Surat pernyataan
1 1.1 Latar Belakang Masalah
Batubara sebagai sumber energi yang mengalami pertumbuhan yang paling cepat di dunia selama bertahun-tahun belakangan ini. Pertumbuhannya lebih cepat daripada gas, minyak, nuklir, air dan sumber daya pengganti lainnya. Komposisi kimia batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. Hal ini mudah dimengerti karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami proses pembatubaraan (coalification) (Sukandarrumidi, 2006).
Salah satu nilai paling penting dari batubara adalah panas yang dihasilkan nilai kalori (calorific value). Semakin tinggi kandungan kalori batubara semakin bagus kualitasnya.Hal tersebut berpengaruh pada harga jual batubara, karena kebanyakan perusahaan menginginkan kalori batubara yang tinggi. Dan dapat dimanfaatkan secara langsung oleh konsumen, sedangkan batubara kualitas rendah harus ditingkatkan melalui suatu proses tertentu agar sesuai dengan permintaan konsumen. Kualitas tersebut ditentukan oleh jumlah kalori yang terkandung didalamnya. Selain kandungan kalori (Gross Calori Value) parameter lain yang mempengaruhi kualitas batubara adalah kandungan Total Moisture, Inherent Moisture, Ash Content, Volatile matter, FixedCarbon dan Kadar Sulphur (Diessel, 1981).
Setiap konsumen memiliki kriteria kualitas tertentu dalam pembelian batubara dan perusahaan dituntut untuk memenuhi kebutuhan pihak konsumen baik secara kuantitas maupun kualitas yang telah disepakati pada kontrak, jika batubara yang dijual tidak sesuai kontrak maka pihak konsumen berhak membatalkan kontrak atau perusahaan terkena pinalti oleh pihak konsumen.Dengan demikian dalam kegiatan penambangan kontrol kualitas sangat penting agar keberlangsungan kontrak dapat dijaga.Salah satu cara untuk menyesuaikan parameter kualitas batubara yang dijual agar sesuai dengan kriteria
yang diharapkan pembeli adalah dengan melakukan proses perncampuran (blending).
Pencampuran (blending) batubara merupakan salah satu cara menyesuaikan parameter kualitas batubara yang dijual sesuai dengan kriteria yang diharapkan konsumen. Pencampuran batubara yang berasal dari beberapa perusahaan tambang memberikan banyak kemungkinan produk baru dengan parameter kualitas yang bervariasi. Simulasi pencampuran perlu dilakukan dalam menentukan beberapa opsi rumusan pencampuran ntuk memenuhi kriteria parameter kualitas batubara, dari beberapa opsi tersebut di pilih satu opsi yang menghasilkan nilai produk paling optimum.
Coal Blending ini dilakukan terhadap batubara yang mempunyai kualitas berbeda Dengan kata lain batubara yang memiliki kualitas rendah (nilai kalori rendah dan kandungan sulfur tinggi), dapat dicampur dengan batubara kualitas tinggi (nilai kalori tinggi dan kandungan sulfur rendah). Kriteria optimal dalam kajian pencampuran batubara ini adalah memaksimalkan pemanfaatan batubara kualitas rendah tanpa melebihi batasan yang ada. Diharapkan dari kajian ini pemanfaatan batubara dapat optimum sehingga perolehan tambang akan bertambah dan juga dapat memenuhi permintaan konsumen akan batubara dengan kualitas tertentu.
PT. Nusa Alam Lestari merupakan salah satu tambang Batubara yang berada di Kota Sawahlunto dengan penambangan open pit dan underground mining yang memproduksi berbagai macam jenis batubara dengan nilai kalori berkisar antara 3000 kkal/kgsampai 7800 kkal/kg, total moisture 3,33 %, sulphur 0,57 %, dan ash 7,60 %. Perusahaan ini belum menerapkan sistem blending. Dan hanya menjual batubara kalori tinggi ,sehingga batubara kalori rendah terabaikan dan menumpuk di stockpile. Dan pada saat eksekusi ada parameter yang tidak sesuai dengan kontrak permintaan konsumen. Salah satunya dengan PT. PLTU Ombilin yang membutuhkan batubara kalori 6300 kkal/kg, total moisture 10 %, sulphur 0,8 %, dan ash 13 %. Karena PT NAL tidak menggunakan teknik pencampuran, pada saat batubara sampai dipihak konsumen ada parameter yang
tidak sesuai dengan spesifikasi kontrak. Konsekuesinya pihak konsumen melakukan penolakkan terhadap pihak perusahaan atau pihak perusahaan didenda dengan pengurangan harga batubara dari harga awal. Untuk mengantisipasi hal tersebut maka perlu dilakukan perhitungan komposisi blending yang tepat agar permintaan konsumen akan terpenuhi tanpa pengurangan harga
Dengan adanya permasalahan tersebut penulis berkeinginan untuk melakukan pengamatan dan penelitian lebih lanjut mengenai pencampuran (blending)dengan judul “Optimalisasi Pencampuran BatubaraUntuk Memenuhi Kriteria Permintaan Konsumen dengan Menggunakan Metode Simplek Di PT Nusa Alam Lestari Kota Sawahlunto, Provinsi Sumatera Barat“
1.2 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah penelitian ini adalah :
1. Adanya parameter kualitas batubara seperti nilai calori 6464 kcal/kg, sulphur 0,56%,, dan ash 7,46 % yang tidak sesuai dengan spesifikasi
kontrak dengan konsumen
2. Belum adanya penerapan proses blending.
3. Batubara low clori yang tidak dimanfaatkan sehingga menumpuk di stockpile
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah:
1. Parameter yang digunakan hanya calori,sulphur,dan ash.
2. Parameter kualitas batubara sesuai kontrak permintaan konsumen dengan kalori 6300 kkl/kg, sulphur 0,8 %, dan ash 13 %.
3. Tidak membahas biaya blending. 1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah penelitian ini adalah :
1. Berapa persentase pencampuran batubara berdasarkan parameter kalori, sulphur, dan ash dengan metode simplek ?
2. Bagaimana hasil perbandingan analisis blending metode simplek,data blending uji laboratorium dengan data kontrak spesifikasi konsumen ? 1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk menganalisi persentase pencampuran batubara yang tepat agar menghasilkan kualitas batubara yang sesuai syarat permintaan konsumen dengan menggunakan metode simplek
2. Menyesuaikan hasil blending metode simplek dengan kontrak permintaan konsumen
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagi penulis
Penelitian ini memberikan manfaat berupa kemampuan untuk mengoptimalisasikan komposisi blending yang pas dan sesuai dengan permintaan konsumen.
2. Bagi Perusahaan
Dari penelitian ini dilakukan dapat menjadi masukan positif bagi perusahaan sebagai bahan pertimbangan dalam menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan coal blending.
3. Bagi Institusi
Penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi bahan bacaan, khususnya mahasiswa teknik pertambangan dalam menyelesaikan tugas kuliah, ataupun sebagai referensi mengangkat judul penelitian maupun kerja praktek.
5 2.1. Landasan Teori
Landasan teori merupakan teori yang relevan yang digunakan untuk menjelaskan tentang variabel yang akan diteliti.Bukan sekedar pendapat dari pengarang atau pendapat lain, tetapi teori yang benar-benar telah teruji kebenarannya.
2.1.1 Batubara
1. Pengertian batubara
Batubara adalah bahan bakar hydro-karbon padat yang terbentuk dari tumbuh-tuambuhan dalam lingkungan bebas oksigen dan terkena pengaruh temperatur serta tekanan yang berlangsung sangat lama (Achmad Prijono, dkk.1986). Batubara sebagai sumber energi yang mengalami pertumbuhan yang paling cepat di dunia selama bertahun-tahun belakangan ini. Pertumbuhannya lebih cepat daripada gas, minyak, nuklir, air dan sumber daya pengganti lainnya. Komposisi kimia batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. Hal ini mudah dimengerti karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami proses pembatubaraan (coalification) (Sukandarrumidi, 2006).
2. Proses Pembentukan Batubara
Batubara adalah batuan sedimen (padatan) yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba, berwarna coklat sampai hitam, yang sejak pengendapannya mengalami proses fisika dan kimia dan mengakibatkan pengayaan pada kandungan karbon (Anggayana, 2002). Pembentukan batubara diawali dengan proses peatification (penggambutan) dari sisa-sisa tumbuhan yang terakumulasi pada lingkungan reduksi, yang berlanjut pada proses coalification (pembatubaraan) secara biologi, fisika maupun kimia yang terjadi karena pengaruh beban sedimen yang menutupinya (over burden), temperatur, tekanan, dan waktu terihat pada gambar 2.1 dibawah ini :
Sumber: Anggayana (2002)
Gambar 2.1. Proses Pembentukan Batubara Pembentukan batubara dibagi menjadi dua tahap yaitu :
a. Proses pembentukan gambut dari tumbuhan (peatification).
Gambut adalah batuan sedimen organik yang dapat terbakar, berasal dari tumpukan, hancuran, atau bagian tumbuhan yang terhumifikasi dan dalam keadaan tertutup dari udara (di bawah air), tidak padat, kandungan air lebih dari 70 % berat dan kandungan mineral lebih kecil dari 50 % dalam kondisi kering (Wolf, 1984 op. cit. Anggayana, 2002) Jika ada tumpukan sisa tumbuhan berada pada kondisi basah (di bawah air, tidak seluruhnya berhubungan dengan udara) dan kandungan oksigennya sangat rendah, sehingga tidak memungkinkan bakteri aerob hidup, sisa tumbuhan tersebut tidak akan mengalami proses pembusukan dan penghancuran sempurna. Pada kondisi tersebut hanya bakteri anaerob yang melakukan proses dekomposisi membentuk gambut (peat)
b. Proses Pembentukan Batubara (Coalification) proses pembatubaraan merupakan perkembangan gambut melalui lignit, sub-bituminous, dan bituminous menjadi antrasit serta meta-antrasit (Anggayana, 2002). Jika lapisan gambut yang telah terbentuk kemudian ditutupi oleh lapisan sedimen, bakteri anaerob akan mati, maka lapisan gambut akan mengalami peningkatan tekanan seiring penambahan beban dari bertambahnya ketebalan lapisan sedimen. Tekanan yang besar mengakibatkan peningkatan temperatur. Selain itu, temperatur juga dapat meningkat dengan pertambahan kedalaman, kehadiran intrusi magma, proses vulkanisme, dan proses tektonisme.
1. Materi pembentuk Batubara
Hampir seluruh pembentuk batubara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batubara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:
a. Alga : dari zaman pre-kambrium hingga ordovisium dan bersel tunggal, sangat sedikit endapan batubara dari perioda ini.
b. Silofita : dari zaman silur hingga devon tengah, merupakan turunan dari Alga. Sedikit endapan batubara dari periode ini.
c. Pteridofita : umur devon atas hingga karbon atas, merupakan material utama pembentuk batubara berumur karbon di Eropa dan Amerika Utara. Berbentuk tumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
d. Gimnospermae : kurun waktu mulai dari zaman permian hingga kapur tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti Gangamopteris dan Glossopteris adalah penyusun utama batubara permian seperti di Australia, India dan Afrika.
e. Angiospermae : dari zaman kapur atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae, sehingga secara umum kurang dapat terawetkan.
2. Teori pembentukan Batubara
Menurut Krevelen (1993) Didalam mempelajari cara terbentuknya batubara dikenal 2 teori :
a. Teori insitu menjelaskan batubara terbentuk di tempat tumbuhan itu berada, yaitu rawa-rawa atau danau pada hutan basah. Tumbuhan yang mati langsung tenggelam, lalu mengalami pembusukan tidak sempurna hingga menjadi fosil tumbuhan yang membentuk sedimen organik,
kemudian menjadi batubara. Ciri-cirinya adalah adanya tumbuhan yang telah mengeras (membatu), dalam istilah geologi disebut Harz. Warna Harz kuning kehitaman, relatif lunak dibandingkan dengan kuku manusia, dan mudah digerus menjadi butir-butir halus, apabila dibakar berbau seperti kemenyan. Lapisan batubara tebal, Kualitasnya bagus, Penyebarannya luas Daerah persebaran, di antaranya Ombilin (Sumatra Barat), Bukit Asam (Sumatra Selatan), Kota Baru (Kalimantran Selatan), dan Sungai Berau (Kalimantan Timur).
b. Teori drift, Menurut teori ini, batubara terbentuk di tempat yang bukan merupakan asal tumbuhan. Tumbuhan yang mati mengalami pembusukan sampai menjadi gambut (peat) kemudian mengalami transportasi (pengangkutan) oleh air dan terakumulasi (menumpuk) di suatu tempat, lalu tertimbun oleh lapisan sedimen hingga mengalami pembatubaraan (coalification). Ciri-cirinya adalah lapisan batubara tipis, Kualitas kurang bagus karena mengandung pasir dan debu pengotor, Penyebarannya sempit tetapi terdapat di banyak tempat. Daerah persebaran di delta-delta sungai Pulau Sumatra, Kalimantan, Jawa Barat, dan Papua Barat.
3. Komponen-Komponen Dalam Batubara a. Air
Air dalam batubara di bagi menjadi dua bagian yaitu air bebas (free moisture), air yang terikat secara mekanik dengan batubara dan mempunyai tekanan uap normal dimana kadarnya dipengaruhi oleh pengeringan dan pembasahan selama penambangan, transportasi, penyimpanan dan lain-lain. Air lembab (moisture in air dried) yaitu air yang terikat secara fisika dalam batubara dan mempunyai tekanan uap di bawah normal.
b. Karbon, Hidrogen dan Oksigen
Karbon hidrogen dan oksigen merupakan unsur pertama pembentukan batubara. Dari ketiga unsur ini dapat memberikan gambaran mengenai umur, jenis dan sifat-sifat dari batubara.
c. Nitrogen
Kandungan nitrogen dalam batubara umumnya tidak lebih dari 2%. Nitrogen dalam batubara terdapat sebagai senyawa organik yang terikat
pada ikatan karbon d. Sulfur
Sulfur dalam batubara terdapat sebagai berikut :
a) Sulfur besi dan sering di sebut sebagai pirit sulfur b) Sulfur sulfat dalam bentuk kalsium sulfat dan besi sulfat c) Sulfur organik
e. Abu
Abu yang terbentuk pada pembakaran batubara berasal dari mineral-mineral yang terikat kuat pada batubara seperti silika, alumunium oksida, ferri oksida, kalsium oksida, titan oksida dan oksida alkali. Mineral-mineral ini tidak menyublim pada pembakaran di bawah 925oC. Abu yang terbentuk ini diharapkan akan keluar sebagai sisa pembakaran.
3. Klasifikasi Batubara
Tujuan dari sistem klasifikasi batubara adalah untuk membedakan batubara sesuai dengan sifat fisik dan kimianya yang kemudian dapat digunakan untuk mengevaluasi kualitas dan nilai (ekonomi) dari batubara individu untuk tujuan pemanfaatan yang berbeda.
1.Klasifikasi secara umum
Pengelompokan batubara secara umum didasarkan pada usia dan kandungan karbonnya, yaitu :
a. Gambut
Tumbuhan yang telah mati akan mengalami dekomposisi sebagian dan terakumulasi dalam payau. Gambut ini masih tercampur dengan lumpur pada waktu pengambilannya, sehingga kandungan airnya antara 80-90%. Gambut yang telah dikeringkan di udara terbuka mengandung air antara 5%–6%. Gambut tersebut akan menjadi bahan bakar yang lebih baik tetapi nilai kalornya kecil. Gambut kering dapat di buat menjadi briket dengan proses tekan ataupun dengan mengunakan zat pengikat seperti tar.
b. Lignite (brown coal)
Batubara Lignit mempunyai sifat-sifat, yaitu : warna hitam, sangat rapuh, nilai kalor rendahyaitu sekitar 4000 – 5000 kkal/kg,kandungan air tinggisekitar35-75%,kandungan karbon sedikit, kandungan abu dan sulfur banyak, Batubara lignit mempunyai kandungan volatille matter yang tinggi dan berheating value yang rendah tidak disukai karena akan menghasilkan suhu nyala yang rendah (Speight, 2005).
c. Subbituminus
Batubara Sub Bituminus mempunyai sifat-sifat, yaitu : warna hitam mengkilap, kurang kompak,kandungan air relatif banyak 15-30% dan nilai kalor 5000-6000 kkal/kg. kandungan abu dan sulfur realtif banyak. Batubara Subbituminus digunakan pada industri baja, dan bahan bakar pembangkit listrik. Batubara sub Bituminus mempunyai kandungan abu yang besar dan kandungan air yang lebih tinggi tidak disukai karena hal tersebut akan menurunkan suhu nyala dan membutuhkan excess air yang lebih besar (Speight, 2005).
d. Bituminus
Batubara bituminus mempunyai sifat-sifat, yaitu : warna hitam mengkilat, kurang kompak, kadar air rendah dengan 15% dan nilai kalor yang cukup tinggi 6000-7500 kkl/kg, kandungan abu sedikit, kandungan sulfur sedikit. Batubara bituminus digunakan pada industri baja, bahan bakar pembangkit listrik, karena sifat kelemehan (catring property) tinggi. Batubara bituminus adalah jenis batubara yang lebih disukai pemakaian sebagai bahan bakar dalam tanah putar, karena mempunyai kandungan voletile matter yang cukup, tetapi nilai kalornya relatif tinggi (Speight, 2005).
Batubara jenis Bituminus terdiri dari tiga golongan : a. Bituminus dengan kandungan zat terbang tinggi b. Bituminus dengan kandungan zat terbang menengah c. Bituminus dengan kandungan zat terbang rendah
e. Antrasit
Batubara Antrasit merupakan peringkat tertinggi dengan nilai kalor sangat tinggi diatas 7500 kkal/kg, warna hitam sangat mengkilat,kompak,kandungan karbon sangat tinggi, kandungan air sangat sedikit, kadungan sulfur sangat sedikit, kandungan abu sangat sedikit. Antrasit merupakan bagian terkecil dari cadangan batubara di Indonesia. 2.Klasifikasi Berdasarkan Peringkat Menurut ASTM
ASTM atau American Society for Testing and Material merupakan suatu organisasi internasional yang mengembangkan standarisasi teknik untuk material, produk, sistem, dan jasa. ASTM membagi batubara berdasarkan tingkat pembatubaraanya. Urutan batubara dari tingkat tertinggi sampai terendah adalah anthracite, bituminous, sub-bituminous, dan lignite. Semakin tinggi kualitas batu>bara, maka kadar karbon tetap (fixed carbon) akan meningkat sedangkan zat terbang (volatatile matter) dan kelembaban (moisture) akan turun. Batubara kualitas rendah seperti lignite dan sub-bituminous akan memiliki karbon tetap yang rendah dan zat terbang dan kelembaban yang tinggi. Semakin tinggi jenis batubara maka energi yang dihasilkan lebih besar dan bentuknya semakin keras dan berwarna semakin hitam.
Pengelompokan batubara oleh American Society for Testing and Materials digambarkan oleh table dibawah ini :
Tabel 2.1. Klasifikasi Batubara oleh American Society For Testing And Materials
3. Klasifikasi Batubara Berdasarkan nilai Kalor
Pengelompokan batubara berdasarkan nilai kalor dikelompokan menjadi tiga jenis:
a. Batubara tingkat tinggi (high rank), meliputi meta anthracite, anthracite, semi anthracite
b. Batubara tingkat menengah (moderate rank), meliputi low volatile bituminous coal, high volatile coal
c. Batubara tingkat rendah (low rank), meliputi bituminous coal, lignite 4. Kualitas Batubara
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 pembatubaraan.
Maseral Merupakan suatu material yang terdapat didalam batubara yang hanya terlihat dengan menggunakan mikroskop. Maseral dari batubara terbagi atas tiga golongan grup maceral, yaitu Vitrinite, Liptinite, dan Inertinite. Coalification (rank) berarti posisi batubara tertentu dalam garis peningkatan transformasi dari gambut melalui batubara mudadan batubara tua hingga grafit. Proses transformasi fisika dan kimia yang tetap disebut coalification (carbonification). Peringkat batubara adalah equivalent dengan derajat metamorphism.
1. Parameter Kualitas Batubara
Kualitas dari batubara dapat diketahui dengan menggunakan parameter-parameter dari batubara. Parameter-parameter-parameter dari batubara adalah sebagai berikut :
a. Heating Value (HV)
Heating Value atau nilai kalor dari batubara merupakan jumlah panas dari komponen yang terbakar seperti karbon, hidrogen, dan sulfur. Dinyatakan dalam kkal/kg, banyaknya jumlah kalori yang dihasilkan oleh batubara tiap satuan berat (dalam kilogram). Nilai kalor yang benar-benar dimanfaatkan dalam proses pembakaran batubara adalah nilai kalor bersih (net calorific value) yaitu nilai kalor pembakaran dimana semua air (H2O) dihitung dalam keadaan wujud gas.
keseluruhan (gross calorific value) Yaitu nilai kalor pembakaran dimana semua air (H2O) dihitung dalam keadaan wujud cair.
b. Kandungan Air
Kandungan air dalam batubara secara umum ada dua yaitu air permukaan (free moisture) dan kandungan air bawaan (inherent moisture). Kandungan air permukaan (free moisture) secara mekanis terdapat dalam permukaan dan retakan-retakan serta kapiler-kapiler besar (makro kapiler) batubara dan mempunyai tekanan gas normal. Jumlah kandungan air permukaan secara prinsip tergantung dari kondisi yaitu dari lembab sampai kering. Hal tersebut juga tergantung dari penambangan, benefisiasi, transportasi, penanganan dan penyimpanan juga distribusi ukuran butirnya (Speight, 2005).
Menghitung persentase Free Moisture dengan persamaan sebagai berikut : (𝑎𝑑𝑙) =M2−M3
M2−M1× 100% (2.1)
Keterangan :
M1 = berat piring timbangan
M2 = M1+ Berat sampel (sebelum dipanaskan) M3 = M1 + Berat sampel (setelah dipanaskan)
Kandungan air bawaan (inherent moisture) berada pada mikro pori, yang mempunyai tekanan lebih rendah dari tekanan uap normal. Kandungan air bawaan (inherent moisture) ini penting diketahui, karena dapat digunakan untuk mengindikasi peringkat batubara. Semakin tinggi kandungan air bawan Batubara, peringkatnya makin rendah.
Penentuan Residual moisture dengan persamaan sebagai berikut : %(𝑅𝑀) =M2−M3
M2−M1× 100 (2.2)
Keterangan :
M1 = berat piring timbangan
M2 = M1+ Berat sampel (sebelum dipanaskan) M3 = M1 + Berat sampel (setelah dipanaskan)
Kadar air total (total moisture) adalah banyaknya air yang terkandung dalam batubara sesuai kondisi di lapangan (as received), baik yang terikat secara
kimiawi maupun pengaruh kondisi luar. Kadar air total adalah penjumlahan dari kadar air permukaan dan kadar air bawaan, yang merupakan salah satu parameter penting karena berpengaruh terhadap pengangkutan, penanganan dan penggerusan terutama dalam proses pembakarannya (Speight, 2005).
Penetapan total moisture. %𝑇𝑀 = (1 −%𝑅𝑀
100) × %𝑎𝑑𝑙 + 𝑅𝑀 (2.3)
c. Kandungan Abu
Kandungan batubara terdiri dari 2 unsur yaitu: material batubara dan material bukan batubara (mineral matter). Mineral matter terdiri atas 2 macam yaitu mineral matter bawaan (inherent mineral matter) serta material mineral dari luar batubara (extraneous mineral matter). Inherent mineral matter berhubungan dengan tumbuh-tumbuhan yang hidup di rawa-rawa dan sulit dipisahkan dari batu bara, biasanya berjumlah 0,5 – 1,0 %. Extraneous Mineral Matter terjadi saat terambil waktu penambangan (parting), yang terbawa waktu terjadi banjir ke lapisan batubara pada waktu pembentukannya. Extraneous Mineral Matter dapat dipisahkan dari batubara dengan proses pencucian (Speight, 2005).
Jika batubara dipanaskan maka mineral matter tersebut akan mengalami perubahan secara kimia menjadi abu. Perubahan secara kimia tersebut, yaitu: kehilangan air dari senyawa-senyawa yang mengandung hidrogen, kehilangan CO2 dari karbonat, oksidasi FeS2 menjadi besi sulfida dan magnesium oksida,
penguapan dan penguraian dari alkali chloride (Speight, 2005).
Abu merupakan sisa-sisa zat organik yang terkandung dalam batubara sebagai pengotor, baik dari proses pembentukannya maupun dari proses penambangannya. Komponen unsure-unsur abu yang utama : Natrium, Kalsium, Magnesium, Kalium, Aluminium, Silikon. Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar antara 5% hingga 40%. Abu mengurangi kapasitas handling dan pembakaran, meningkatkan biaya handling, mempengaruhi efisiensi pembakaran dan efisiensi boiler, menyebabkan penggumpalan dan penyumbatan.
%𝐴 =A3−A4
A2−A1× 100 (2.4)
Keterangan :
% ASH = % Kadar abu A1 = Berat Krusibel
A2 = A1 + Berat sampel (sebelum dipanaskan) A3 = A1 + Residu abu
A4 = A1 + Berat sampel (setelah dipanaskan) d. ZatTerbang.
Zat terbang (Volatile Matter) merupakan zat aktif yang menghasilkan energi atau panas apabila batubara dibakar. Zat terbang terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar seperti gas hidrogen, CO, dan CH4 serta gas-gas yang dapat
dikondensasikan seperti tar dengan sejumlah kecil gas-gas yang tidak terbakar seperti CO2 dan air yang terbentuk karena hasil dehidrasi dan kalsinasi.
Zat terbang (Volatile Matter) juga dapat digunakan sebagai ukuran untuk menentukan peringkat batubara. Kandungan zat terbang (Volatile Matter) mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas nyala api, kesempurnaan pembakaran ditentukan oleh nilai fixed carbon.
Penentuan prosen zat terbang dari data pengujian adalah sebagai berikut:
%𝐿𝑜𝑠𝑠 =K2−K3
K2−K1× 100 (2.5)
%𝐿𝑜𝑠𝑠 = %𝑙𝑜𝑠𝑠𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎− % M (2.6)
e. Karbon Tetap (Fixed Carbon)
Fixed Carbon menunjukkan kandungan karbon batubara, berupa zat padat dan jumlahnya ditentukan oleh kadar air, abu dan zat terbang. Semakin tinggi nilai karbon tetap semakin tinggi kandungan karbonnya yang berarti peringkatnya semakin baik. Kandungan Fixed Carbon dapat dihitung melalui persamaan :
FC = 100% − ( A − VM − IM ) (2.7) Dimana :
FC = Fixed Carbon (Karbon tetap)
IM =Inherent Moisture (Kadar Air Bawaan) A =Ash Content (Kadar Abu)
VM =Volatile Matter (Zat Terbang). f. Kandungan Sulfur.
Sulfur merupakan zat pencemar, maka adanya sulfur yang tinggi sangat tidak dikehendaki. Senyawa sulfur di dalam batubara akan sangat merugikan antara lain akan menimbulkan korosi, akan menimbulkan polusi SO2 dari udara,
senyawa sulfur dioksidasi menjadi SO2 dan SO3. Kedua oksida ini di dalam
larutan alkali akan menjadi sulfat, misalnya BaSO4 yang dihasilkan merupakan
persentase sulfur di dalam batubara. Sulfur mempengaruhi kecenderungan teradinya penggumpalan dan penyumbatan.
Ada 3 macam bentuk sulfur yaitu :
a) Pyritic Sulfur (FeS2) biasanya berjumlah 20 – 80 % dari total sulfur dan
berasosiasi dengan abu batubara. di mana pada pemanasan dalam suasana oksidasi dan berubah menjadi besi oksida Fe2O3 sambil melepas SO2.
b) Organic Sulfur biasanya berjumlah relatif dan bervariasi antara 20 – 80 % dari total sulfur. Sulfur Organik terikat secara kimia dengan substansi atau zat-zat lain.
c) Sulphate sebagian besar terdiri dari kalsium sulfat (CaSO4) dan besi sulfat.
g. Coal size
Ukuran butir dibatasi pada rentang butir halus dan butir kasar. Butir paling halus untuk ukuran < 3 mm, sedangkan ukuran paling kasar sampai 50 mm. Butir paling halus perlu dibatasi dengan sifat dustness (ukuran terkecil agar tidak diterbangkan anginsehingga tidak mengotori lingkungan), sedangkan dustnes dan tingkat kemudahan untuk diterbangkan angin dipengaruhi oleh kandungan moisture batubara.
Tabel 2.2 parameter parameter kualitas batubara No Parameter Unit Basis pelaporan Keterangan
1. Total moisture % As received (ar) Penting dalam hal pengangkutan dan perhitungan parameter-parameter dengan basis as recaived(ar) 2. Analisis Proximate − Inherent Moisture − ash − Volatile matter − Fixed carbon % % % %
Air dried (ad) Data dasar dalam mendeskripsikan jenis batubara. Jumlahnya sama dengan100%
3. Nilai kalor MJ/Kg Gross, air dried Menyatakan nilai batubara sebagai bahan bakar.juga dinyatakan sebagai Btu/lb dan Kcal/kg. 1 MJ/Kg = 430 Btu/lb=239 Kcal/kg
4. Total sulfur % Air dried Penting dalam masalah lingkungan
5. Hardgrove
grindability index
(HGI)
Air dried Untuk menetukan
tingkat ketegerusan batubara
5. Sampling Batubara
Sampling secara umum dapat didefinisikan sebagai Suatu proses pengambilan sebagian kecil contoh (sample) dari suatu material sehingga karakteristik contoh material tersebut mewakili keseluruhan material.
Pengambilan sampel batubara dilakukan dengan hati-hati dan jangan sampai dalam bentuk bongkahan besar. Karena akan dibutuhkan pengecilan ukuran lagi. Batubara dengan ukuran yang sudah sesuai dimuat ke alat angkut kemudian dibawa ketempt penyimpanan batubara sementara (stockpile).
Batubara disimpan di stockpile aread dengan lokasi terpisah untuk masing-masing seam. Pemisahan ini dilakukan agar batubara dari seam yang berbeda
tidak tercampur, sehingga karakteristik batubara dapat diperkirakan dari survey per seam yang dilakukan sebelum penambangan. Karakteristik ini akan digunakan dalam perhitungan coal blending.
2.1.2 Preparasi Sampel
Preparasi sampel adalah Kegiatan lanjutan setelah proses pengambilan sample yaitu tahapan proses mempersiapkan contoh/sample batubara yang mewakili untuk keperluan pengujian fisik atau kimia dalam laboratorium sesuai dengan standar yang ditetapkan/berlaku. Preparasi sampel adalah pengurangan berat serta ukuran dari gross sampel sampai pada berat serta ukuran yang cocok untuk analisa di laboratorium. Preparasi sampel untuk penentuan moisture dan general analysis biasanya mencakup pembagian dan pengurangan. Hal ini juga mencakup mixing, pengeringan udara, dan equalize.
Prinsip tahapan preparasi sample 1. Pengeringan udara/Air Drying
Pengeringan udara pada gross sample dilakukan jika sample tersebut terlalu basah untuk diproses tanpa menghilangnya moisture atau yang menyebabkan timbulnya kesulitan pada crusher atau mill. Pengeringan udara dilakukan pada suhu ambient sampai suhu maksimum yang dapat diterima yaitu 40°C. Waktu yang diperlukan untuk pengeringan ini bervariasi tergantung dari typical batubara yang akan dipreparasi, hanya prinsipnya batubara dijaga agar tidak mengalami oksidasi saat pengeringan.
2. Pengecilan ukuran butir
Pengecilan ukuran butir adalah proses pengurangan ukuran atas sample tanpa menyebabkan perubahan apapun pada massa sample
Contoh alat mekanis untuk melakukan pengecilan ukuran butir adalah : Jaw Crusher
Rolls Crusher
Swing Hammer Mills
Jaw Crusher atau Roll Crusher biasa digunakan untuk mengurangi ukuran butir dari 50 mm sampai 11,2 mm; 4,75 mm atau 2,36 mm. Roll Crusher lebih direkomendasikan untuk jumlah/massa sample yang besar. Swing Hammer Mill
digunakan untuk menggerus sample sampai ukuran 0,2 mm yang akan digunakan untuk sample yang akan dianalisa di Laboratorium.
3. Mixing atau Pencampuran
Mixing / pencampuran adalah proses pengadukan sample agar diperoleh sample yang homogen
Pencampuran dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :
a. Metode manual : menggunakan riffle atau dengan membentuk dan membentuk kembali timbunan berbentuk kerucut
b. Metode Mekanis : menggunakan Alat Rotary Sample Divider (RSD) 2.1.3 Analisa Batubara
Analisis kualitas batubara merupakan proses yang sangat penting dilakukan untuk mengetahui kualitas batubara. Didalam kegiatan studi kelayakan, kualitas batubara merupakan salah satu parameter yang dipertimbangkan disamping jumlah cadangan batubara dan kondisi pasar. Kegiatan analisis batubara ini dilakukan di dalam laboratorium oleh seorang analis dengan terlebih dahulu sebelumnya dilakukan pengambilan sampel dan preparasi sampel
Di dalam analisis kualitas batubara terdapat parameter yang harus dianalisis, meliputi :
1. Analisis proksimat
Di dalam analisis proksimat dilakukan pengujian untuk menentukan kadar air lembab ( moisture content ), kadar abu ( ash content ), persentase zat terbang ( volatile matter ), dan persentase karbon padat
Analisa proximate ini berguna untuk menentukan rank batubara, rasio pembakaran (fuel ratio) dan dapat digunakan untuk mengkonversi basis analisa untuk parameter uji. Masing- masing parameter dalam proximate memiliki prosedur tersendiri dalam pengujiannya.
2. Analisis ultimate
Di dalam analisis ultimate dilakukan pengujian untuk menentukan kadar karbon dan hidrogen, kadar sulfur, kadar nitrogen, dan kadar oksigen.
Di dalam analisis lain -lain dilakukan pengujian untuk menentukan total moisture, nilai kalor, analisis komposisi abu, titik leleh abu, berat jenis, dan lain-lain.
2.1.4 Blending Batubara
Menurut Dimas Saputra dkk (2013) “pencampuran dilakukan pada batubara yang beda nilai kalori, kandungan air, kadar abu, serta kandungan sulfur, sehingga kualitas batubara hasil campuran merupakan perpaduan dari parameter kualitas batubara yang dicampur. Untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan yang diinginkan dengan komposisi yang homogen. Secara teoritis parameter kualitas campurannya dapat didekati dengan persamaan berikut.
KBc =(KB1×PB1)+(KB2×PB2)+... (KBn×PBn)
PBC (2.9)
Keterangan :
KB1 : Parameter kualitas batubara 1 KB2 : Parameter kualitas batubara 2 KBn : Parameter kualitas batubara ke-n
KBc : Parameter kualitas batubara hasil campuran PB1 : Persentase batubara 1 (MT)
PB2 : Persentase batubara 2 (MT) PBn : Persentase batubara ke-n (MT) PBc : Persentase batubara hasil campuran
Beberapa alasan perlu dilakukannya proses blending, yaitu batubara tidak memenuhi spesifikasi pasar (kurang memiliki nilai jual), kesulitan perolehan batubara yang sesuai dengan spesifikasi pasar tanpa proses blending serta semakin ketatnya peraturan yang mensyaratkan ambang batas emisi lingkungan.
Dalam proses blending diperhatikan beberapa parameter yang akan menjadi acuan dalam komposisi pencampuran batubara. Adapun tahapan pengolahan data yang dilakukan dalam pencampuran batubara.seperti berikut :
1. Pada tahap awal perhitungan simulasi yanhg dilakukan adalah untuk memperoleh jumlah tumpukan/berat batubara 1 dan batubara 2 yang akan digunakan untuk memperoleh kalori batubara sesuai permintaan.
2. Kemudan dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai kualitas TM, TS, dan AC
3. Selanjutnya dilakukan analisis terhadap kualitas penggunaan batubara,dan harga dasar untuk mengetahui keuntungan yang akan didapat. Parameter batubara harus disesuaikan dengan kriteria permintaan konsumen
4. Merekomendasikan hasil simulasi yang telah dilakukan kepada perusahaan sebagai pertimbangan dalam melaksanakan pencampuran batubara.
1. Metode Blending
Dalam pelaksanaan proses blending di stockpile harus mengikuti hasil perhitungan secara teoritis yang telah didukung dengan analisa data laboratorium, agar didapat kualitas yang diharapkan. Prinsip kerja blending di stockpile adalah mencampur dua jenis atau lebih kualitas batubara dengan proporsi perbandingan yang telah ditentukan. Hasil yang diperoleh harus benar-benar homogen sehingga dapat memenuhi kualitas permintaan konsumen.
1. Metode Curah Langsung
Metode ini menggunakan dua alat penumpah batubara masing- masing menumpahkan batubara ke apron feeder yang berlainan.
Gambar 2.5 Metode Curah Langsung
Sehingga Setelah dua apron feeder penuh maka AF 1 dibuka dengan aliran tertentu, setelah batubara sampai di AF 2, AF 2 dibuka sesuai dengan proporsi yang ditentukan seperti Gambar 2.5
2. Metode Dua Conveyor
Cara kerja dari metode ini adalah dua alat penumpah batubara masing-masing menumpahkan batubara ke apron feeder yang berlainan. Setelah dua apron feeder penuh maka AF 1 dan AF 2 dibuka bersamaan dengan aliran tertentu berdasarkan perhitungan komposisi blending (Gambar 2.6).
Gambar 2.6.Metode Dua Conveyor
Teknik blending batubara yang umum dilakukan adalah dengan menggunakan teknik pengaturan tumpukan (stacking) pada stockpile dan teknik pengaturan laju batubara pada conveyer . Proses pencampuran di lapangan kadangankala tidak mencapai titik optimum dan tidak sesuai dengan target yang di inginkan sehingga mengurangi kualitas dari batubara itu sendiri. Aspek-aspek penyebab ketidaktercapaian target nilai kalori yang ditetapkan adalah ketidaktercapai kualitas batubara sesuai permintaan. Selain itu juga dapat disebabkan oleh ketidaksesuain rasio komposisi berat batubara yang akan dilakuan pencampuran, sehingga nilai kalori diperoleh dibawah target yang akan diminta oleh konsumen.
2.1.5 Perhitungan metode simplek
Penentuan solusi optimal dengan metode simpleks dilakukan tahap demi tahap yang disebut dengan iterasi. Metode simpleks digunakan untuk menyelesaikan permaalahan pada pemprograman linier yang kombinasi variabelnya terdiri dari tiga atau lebih variabel.
1. Nilai kanan (NK) fungsi tujuan harus nol (0)
2. Nilai kanan (NK) fungsi kendala harus positif. Apabila negatif, nilai tersebut harus dikalikan –1.
3. Fungsi kendala dengan tanda “≤” harus diubah ke bentuk “=” dengan menambahkan variabel slack/surplus. V
4. ariabel slack/surplus disebut juga variabel dasar yang di mulai dari Sn+1, Sn+2, ... , sudah tidak ada negatif
Langkah-langkah metode simplek:
a. Menentukan fungsi tujuan dan fungsi-fungsi kendala Misalkan: X1 = Batubara A X2 = Batubara B
Fungsi tujuan : Z = X1 + X2
Fungsi – fungi kendala: X1 + X2 ≤ Z
b. Mengubah fungsi tujuan dan fungsi kendala ke dalam bentuk standar Bentuk standar simplek: Z – X1 – X2 = 0
X1+ X2+S1 = Z Dengan S1 adalah variabel slack. a. Membuat tabel simplek awal
a) Menentukan kolom kunci dan baris kunci sebagai dasar iterasi Kolom kunci adalah kolom yang digunakan untuk merubah tabel dimana mempunyai nilai pada baris kunci tujuan terdapat lebih dari satu kolom yang mempunyai nilai negatif terbesar yang angkanya sama atau berdasarkan nilai Z negatif terbesar , maka dapat dipilih salah satu diantaranya menjadi kolom kunci. Kalau suatu tabel tidak mempunyai nilai negatif berarti tabel tersebut sudah mencapai optimal.
b. Memilih baris kunci
Baris kunci adalah baris yang digunakan untuk merubah tabel. Untuk itu lebih dahulu dihitung indek tiap-tiap baris dengan cara membagi nilai-nilai kolom bn atau nilai kanan dengan nilai yang sebaris pada kolom kunci.
Indeks = 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛
kolom kunci (2.10)
Baris kunci adalah baris yang mempunyai nilai indek dengan angka positif terkecil. Apabila terdapat lebih dari satu baris yang mempunyai nilai indek positif
terkecil yang angkanya sama, maka dapat dipilih salah satu diantaranya menjadi baris kunci.
c. Menetukan nilai elemen cell(angka kunci ), yaitu perpotongan antara kolom kunci dan baris kunci
Tabel 2.3 Tabel Simplek
Keterangan:
VD = Variabel Dasar Z = Fungsi Tujuan
X1 = Pengamatan pada Batubara Produk A X2 = Pengamatan pada Batubara Produk B Sn+m = Variabel tambahan
NK = Nilai Kanan (nilai pembatas)
d. Menentukan kolom kunci dan baris kunci sebagai dasar iterasi.
Melakukan iterasi Dengan menetukan baris kunci baru dan baris-baris lainnya termasuk Z.
a) Membuat baris kunci baru (BKB) 𝐵𝐾𝐵 =𝑏𝑎𝑟𝑖𝑠𝑘𝑢𝑛𝑐𝑖𝑙𝑎𝑚𝑎
𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑐𝑒𝑙𝑙 (2.11)
b) Membuat kunci Z baru
Baris Z baru baris Z lama – (nilai kolom kunci baris yang sesuai × baris kunci baru) (2.12) c) Membuat baris variabel baru
Baris S2 Baru baris S2 lama – (nilai kolom kunci baris yang sesuai × baris kunci baru) (2.13)
c. Pencapaian hasil Lakukan iterasi kembali sampai tidak ada nilai baris Z yang negatif. Karena nilai-nilai pada baris Z sudah tidak ada yang negatif, berarti iterasi selesai.
2.2 Tinjauan umum Perusahaan
2.2.1 Sejarah Singkat PT. Nusa Alam Lestari
PT. Nusa Alam Lestari (PT. NAL) adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang pertambangan batubara. Tujuan utama PT. Nusa Alam Lestari adalah mengembangkan dan menggunakan batubara sebagai bahan bakar pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Serta memproduksi dan memasarkan batubara dengan cara harga terbaik dan berkembang harmonis bersama lingkungan. Pada tahun 2004 PT. Nusa Alam Lestari memulai kegiatan penambangan dengan eksplorasi lanjutan PT. Bukit Asam Persero Tbk. Pada tahun 2006 PT. Nusa Alam Lestari Mendapatkan perizinan untuk melakukan kegiatan penambangan dan bekerja sama dengan kontraktor PT. Arka Ananta untuk melakukan kegiatan penambangan menggunakan metode tambang terbuka PT.Arka Ananta melakukan kegiatan penambangan tanpa melakukan kegiatan peledakan sehingga menyebabkan produksi tidak maksimal, pada tahun 2008 PT. Nusa Alam Lestari mengambil alih langsung untuk melakukan kegiatan penambangan dengan menggunakan kegiatan peledakan dan berakhir pada tahun 2011 dikarenakan sudah tidak ekonomis lagi dilakukan tambang terbuka. Dari tahun 2011 PT. Nusa Alam Lestari melanjutkan kegiatan penambangan menggunakan metode tambang bawah tanah dikarenakan masih banyak cadangan batubara. Cadangan batubara yang terdapat pada PT. Nusa Alam Lestari terdapat beberapa lapisan diantaranya lapisan batubara seam A1,seam C1. Dan Perencanaan pada seam C1 ada 8 (delapan) lubang bukaan yang telah terealisasi pada bulan Maret 2015. Tambang dalam PT. Nusa Alam Lestari dalam menjalankan dan mencapai tujuannya dipimpin oleh Dian Firdaus A.Md yang di support oleh beberapa dapertemen seperti survey, logistic, personalia umum, technical support, safety, dan processing.
2.2.2 Kondisi Geologi Regional
Endapan batubara terjadi pada kala oligosen diendapkan dalam cekungan antara gunung (Inter Mountain Basin) yang dikenal dengan Cekungan Ombilin dan mempunyai luas ± 800 km² yang berkembang sejak awal zaman tersier memanjang pada arah barat – tenggara, searah dengan struktur geologi yang banyak terdapat patahan ( fault ) dan lipatan(fold).
Lokasi penambangan batubara PT. NAL sekarang ini terletak dibagian barat cekungan ombilin dan terdapat pada formasi batuan yang dikenal dengan nama formasi sawah lunto. Secara umum lapisan tanah penutup batubara terdiri dari batu lempung (clay stone), batu pasir (sand stone), batu lanau (silt stone).
Nama Formasi Sawahlunto ini diusulkan oleh R.P. Koesoemadinata dan Th. Matasak pada 1979. Formasi ini merupakan formasi yang paling pentingkarena mengandung lapisan batubara. Formasi ini dicirikan oleh batu lanau, batu lempung dan batubara yang berselingan satu sama lain Formasi Sawahlunto ini terletak pada dua jalur yang terpisah yaitu jalur yang menjurus dari Sawahlunto sampai Sawah Rasau dan dari Tanah Hitam terus ke timur dan kemudian ke arah utara yang disebut Parambahan.
2.2.3 Stratigrafi
Dari eksplorasi terdahulu, pada saat penambangan telah diketahui, terdapat tiga lapisan (seam) batubara yang dapat di tambang dengan metode tambang dalam. Lapisan tersebut adalah seam A1, seam C1, dan seam C2 dengan kemiringan masing-masing 15°-30°.
1. Lapisan BatubaraA1
Lapisan batubara seam A1 dengan metode tamda memilikiketebalan rata- rata 1.6 m.
2. Lapisan BatubaraC1
Lapisan batubara seam C1 merupakan lapisan batubara dibawah seam A1 yang juga akan ditambang dengan metode tamda dengan ketebalan rata- rata 2 m. Posisi lapisan seam C1 mencapai 30 – 35 m
di bawah seam A1 3. Lapisan BatubaraC2
Lapisan batubara seam C2 merupakan lapisan batubara terbawah ( di bawah seam C1) dengan ketebalan rata-rata 2.4 m. Posisi lapisan seam C2 berada 4-12 m di bawahseam C1.
2.3 Kerangka Konseptual
Kerangka konseptual merupakan suatu bentuk kerangka berpikir yang dapat digunakan sebagai pendekatan dalam memecahkan masalah :
Input Proses Output
Gambar 2.7 Kerangka Konseptual Hasil :
1. Untuk memperoleh persentase
pencampuran
batubara yang tepat agar menghasilkan kualitas batubara yang sesuai syarat permintaan
konsumen 2.
Merekomendasikan hasil blending yang sesuai dengan kontak permintaan
konsumen Proses Pengolahan Data
:
1. Untuk menganalisis persentase
pencampuran batubara yang tepat agar menghasilkan kualitas batubara yang sesuai syarat permintaan konsumen dengan menggunakan metode simplek 2. Menyesuaikan hasil blending dengan metode simplek dengan kontrak permintaan konsumen 1. Data primer : a. Pengambilan sampel batubara di stockpile b. Preparasi sampel c. Uji kandungan
air, abu, sulphur dan nilai kalori di laboratorium 2. Data Sekunder a. Data spesifikasi permintaan konsumen b. Data spesifikasi batubara dari perusahaan
28 3.1 Jenis Penelitian
Penelitian merupakan penelitian terapan (Applied Research).Penelitian terapan lebih menekankan pada penerapan ilmu, aplikasi ilmu, ataupun penggunaan ilmu untuk dan dalam masyarakat, ataupun untuk keperluan tertentu (industri, usaha dll).Penelitian terapan merupakan suatu kegiatan yang sistematis dan logis dalam rangka menemukan sesuatu yang baru atau aplikasi baru dari penelitian-penelitian yang telah pernah dilakukan selama ini.
3.2 Tempat Dan Waktu Penelitian
3.2.1 Tempat Penelitian dan Kesampaian Daerah
Penelitian ini di laksanakan di 2 tempat yaitu Balai diklat tambang bawah tanah dan PT. Nusa Alam Lestari. Jarak antara daerah penambangan dengan kota Padang ± 90 km di sebelah timur Kota Padang, ditempuh dengan kendaraan roda empat pada jalan lintas Sumatera melalui Padang ke Kota Solok dan dilanjutkan dengan waktu tempuh ± 3-4 jam. peta kesampaian daerah dapat di lihat pada gambar.
3.2.2 Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada tanggal 20-24 juli2020 3.3 Variabel Penelitian
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah variabel bebas dan variabel terikat .
Variabel bebas :
1. Pengambilan sampel
2. Preparasi sampel dilaboratorium 3. Analisa proximate dan ultimate Variabel terikat :
1. Data spesifikasi kontrak konsumen 2. Pengolahan data dengan metode simplek 3.4 Data Dan Sumber Data
3.4.1 Data
1. Data primer
Data primer adalah data yang langsung diambil dari tempat penelitian , dimana data tersebut adalah:
a. Observasi Lapangan (pengambilan sampel batubara masing-masing 5 sampel)
b. Preparasi sampel di laboratorium terhadap masing-masing sampel c. Menganalisa uji proximate,sulphur, dan nilai kalori di laboratorium
2. Data sekunder
Data sekunder adalah data yang diperoleh dari perusahaan sebagai penunjang bahan penelitian. Data tersebut adalah :
a. Data spesifikasi kontrak batubara dengan konsumen b. Data hasil uji kualitas batubara perusahaan
3.4.2 Sumber Data
Sumber data berasal dari melakukan penelitian langsung dan arsip-arsip dokumentasi dari PT. Nusa Alam Lestari dan balai diklat tambang bawah tanah
3.5 TeknikPengumpulan Data 1. Pengambilan sampel
Adapun langkah-langkah dalam proses pengambilan sampel batubara, sebagai berikut :
a. Lokasi sampel
Pada penempatan lokasi pengambilan sampel harus direncanakan terlebih dahulu sebelum pengambilan sampel dimulai.Koordiasikan dengan devisi produksi mengenai asal tumpukan batubara tersebut, demikian pula dengan seamnya. Bila tumpukan tersebut berasal dari tempat atau seam yang berbeda, catat hal tersebut. Setiap sampel harus diambil disekitaran stockpile batubara ( atas, bawah,tengah samping kanan, dan samping kiri) tumpukan, sehingga semua sampel yang diambil secara umum menggambarkan karakteristik semua batubara yang ada di stockpile.
Gambar 3.2 lokasi pengambilan sampel b. Teknik pengambilan sampel batubara
Gali permukaan stockpile sedalam kurang lebih 20 cm di 5 titik yaitu bagian atas, bawah, tengah, samping kiri, samping kanan stockpile, gunanya agar sampel yang diambil tidak terkontaminasi oleh pengaruh eksternal yang akan mempengaruhi kualitas batubara. Pengambilan sampel di 5 titik masing-masing diambil minimal 2 kg, maka akan didapat berat total sampel sebanyak 10 kg. Setelah sampel diambil jauhkan sampel batubara agar tidak tercampur dengan batubara yang lain dengan cara memasukan kedalam plastik/karung
sampel, dengan catatan karung sampel high calory dan low calory dipisah.
c. Alat pengambilan sampel
Jenis alat berupa sekop dengan dinding setinggi 8 cm. Lebar minimal sekop 2 ½ kali lebih besar dari ukuran sampel batubara terbesar yang akan diambil.
d. Pengambilan sampel
Masukkan sekop ke bagian bawah lubang yang sudah digali dipermukaan stockpile untuk masing-masing titik digali terlebih dahulu sedalam 20 cm. Kemudian ambil sampel bagian dalam, sekop sampel harus penuh dan batubara yang besar tidak boleh tumpah. Atur jarak pengambilan sampel di permukaan stockpile.Setiap titik sampel diambil minimal 2 kg. Maka akan ada 5 titik sampel batubara, jadi masing-masing akan diambil 10 kg sampel batubara kalori tinggi, dan 10 kg sampel kalori rendah.
e. Pengaman sampel agar tidak terkontaminasi
Setelah sampel dimasukkan kedalam karung untuk masing-masing batubara kalori rendah dan kalori tinggi, masing-masing sampel dimasukkan ke dalam plastik/karung sampel lalu ikat dan lindungi ditempat yang teduh agar tidak terkontaminasi. Karena jika tidak sampel akan kehilangan/penambahan kelembaban karena pengaruh hujan, panas, angin, dan suhu ekstream. Sampel ini lah yang akan di uji di laboratorium
Proses pengambilan sampel dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.3 adalah karung sampel yang telah dilapisi plastik sampel agar sampel terlindungi dan tidak terkontaminasi oleh benda lain
Gambar 3.4 alat pengambilan sampel
Gambar 3.4 adalah alat pengambilan sampel yang terdiri dari karung sampel,sekop ,dan kertas untuk menandakan titik pengambilan sampel
Gambar 3.5 penentuan titik sampel
Gambar 3.5 penentuan titik sampel dengan meletakkan kertas yang telah diberi nomor tadi, dimulai dari sisi kanan,kiri,atas, bawah, dan tengah
Gambar 3.6 pengambilan sampel
Gambar 3.6 pengambilan sampel dengan sekop sebelumnya telah digali terlebih dahulu, dan gambar disebelah kanan proses memasukkan sampel ke karung sampel.
Gambar 3.7 sampel siap dikirim ke lobaratorium
Gambar 3.7 sampel yang telah dimasukkan ke karung sampel kemudian di ikat dan diamankan, agar tidak terkontaminasi dan siap dikirim ke laboratorium
2. Preparasi sampel dilaboratorium
Proses preparasi sampel terdiri dari beberapa tahapan kerja :
a. Pisahkan sampel ukuran besar atau bongkahan untuk dilakukan pengecilan ukuran dengan mesin jaw crusher dapat dilihat seperti gambar 3.8 dan gambar 3.9
Gambar 3.9 pengecilan bongkahan batubara menggunakan mesin jaw crusher
b. Setelah bongkahan berukuran kecil, kemudian campurkan ke sampel sebelumnya. Dan lakukan pengecilan ukuran dengan mesin double roll crusher untuk mendapatkan ukuran 4.75 mm dapat dilihat seperti gambar 3.10
Gambar 3.10 mesin double roll crusher
c. Tumpahkan sampel yang telah berukuran 4,77 mm ke meja, bagi sampel menjadi 4 bagian dengan nama proses kuartering. Pilih secara bersilang 2 bagian untuk di analisis, 2 bagian lagi untuk di arsipkan
Gambar 3.11 pembagian sampel ukuran 4,77 mm menjadi 4 bagian
d. Aduk sampel yang dipilih untuk dianalisis secara merata, kemudian lakukan pengecilan ukuran dengan mesin brown crusher dapat dilihat seperti gambar 3.12.
Gambar 3.12 proses pengecilan ukuran dengan mesin brown
crusher
e. Lakukan pengayakan menggunakan ayakan 8 mesh dengan ukuran lolos butiran 2,36 mm dengan 95% lolos ayakan. Dengan berat sampel setelah diayak minimal 500 gram dapat dilihat seperti gambar 3.13.
Gambar 3.13 proses pengayakan dengan ukuran ayakan 8 mesh. f. Selanjutnya bagi sampel ukuran 2,36 mm menjadi 2 bagian, 1 bagian
Gambar 3.14 proses membagi sampel menjadi 2 g. Selanjutnya timbang pan kosong catat sebagai m-1
h. Timbang pan + sampel catat sebagai m-2
i. Lakukan proses pemanasan di dalam oven dengan suhu ± 110°c selama 6 jam seperti terlihat pada gambar 3.15
Gambar 3.15 circulating oven
Gambar 3.16 proses penimbangan batubara setelah pengeringan k. Kemudian diakukan pengecilan ukuran sampel lagi atau proses terakhir dari preparasi dengan alat raymond mill untuk mendapatkan ukuran butir 250 micron atau 60 mesh dengan berat sampel minimal 100 gram. dapat dilihat seperti gambar 3.17
Gambar 3.17 mesin raymond mill untuk pengecilan ukuran 250 micron
Setelah ddilakukan proses akhir dari preparasi sampel, maka didaptkan nilai dari hasil preparasi awal sepert tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Data preparasi sampel awal
Sampel low calory High calory
Pan kosong (m-1) 257,2 gram 361,89 gram Pan + sampel sebelum di oven (m-2) 752,2 gram 852,09 gram Pan + sampel setelah dioven(m-3) 672,2 gram 839,89 gram Adl =(m2-m3)/(m2-m1)×100% 17,00 % 2,48%
