89
Uji Karakterisasi Fly ash sebagai Campuran Material Non-Acid Forming (NAF)
Characterization Test of Fly ash as a Non-Acid Forming (NAF) Material Mixture
Muhammad Ravi Fatahillah Yacub1*, Suliestyah21,2Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi, Universitas Trisakti,
Jalan Kyai Tapa No.1, Tomang, Grogol Petamburan, Jakarta 11440, Indonesia *E-mail untuk korespondensi (corresponding author): [email protected]
ABSTRAK – Uji karakterisasi fly ash dilakukan guna mengetahui apakah material tersebut dapat menjadi alternatif material NAF dalam upaya pencegahan air asam tambang (AAT). Uji karakterisasi yang dilakukan meliputi uji mineralogi, uji fisik, uji statik, dan uji kinetik. Uji mineralogi dilakukan dengan uji XRF yang menyatakan kandungan oksida dalam Fly ash. Uji fisik dilakukan dengan metode pengayakan ASTM D422. Uji statik dilakukan untuk mengetahui klasifikasi geokimia dari Fly ash. Uji kinetik dilakukan untuk mengetahui parameter kualitas air lindian yang dihasilkan oleh Fly ash. Hasil uji XRF menunjukkan bahwa fly ash mengandung oksida alkali yang dapat memberi alkalinitas. Hasil Uji Fisik menunjukkan bahwa material fly ash lolos ayakan #200 mesh lebih dari 50% sehingga dikategorikan kedalam material halus. Hasil Uji Statik menunjukkan bahwa klasifikasi geokimia Fly
ash termasuk kedalam NAF. Hasil Uji Kinetik menunjukkan bahwa pH air lindian Fly ash tinggi yaitu 10,76. Dari
pengujian yang telah dilakukan didapat kesimpulan bahwa fly ash dapat menjadi material alternatif NAF. Kata kunci: fly ash, NAF, uji kinetik
ABSTRACT – The fly ash characterization test was conducted to find out whether the material could be an
alternative NAF material in preventing AAT. Characterization tests include Mineralogy Test, Physical Test, Static Test, and Kinetic Test. Mineralogical testing is carried out with the XRF test which states the oxide content in Fly ash. Physical tests were carried out using the ASTM D422 sifting method. Static tests were carried out to determine the geochemical classification of Fly ash. The kinetic test was carried out to determine the quality parameters of the leachate water produced by Fly ash. XRF test results show that Fly ash contains alkaline oxides which can provide alkalinity. Physical Test results show that the Fly ash material passed the # 200 mesh sieve by more than 50% so it was categorized into fine material. Static Test Results show that Fly ash's geochemical classification is included in the NAF. Kinetic Test Results show that the Fly ash leaching water pH is high at 10.76. From the testing that has been done that Fly ash can be an alternative material for NAF.
Keywords: fly ash, NAF, kinetic test
PENDAHULUAN
Pencegahan Air Asam Tambang (AAT) dilakukan dengan metode penudungan (enkapsulasi) yakni dengan melakukan pelapisan material atau batuan yang bersifat potential acid forming (PAF) dengan material atau batuan yang bersifat non-acid forming (NAF). Masalah yang dihadapi pada penerapan enkapsulasi adalah ketersedian material NAF yang biasanya lebih sedikit dan terbatas dilapangan. Sehingga diperlukan material alternatif untuk mengatasi keterbatasan material NAF dengan cara memanfaatkan abu batubara (fly ash) yang merupakan hasil pembakaran di pembangkit listrik tenaga uap (PLTU).
Abu batubara hasil pembakaran di PLTU mempunyai sifat alkalinitas sehingga diharapkan dapat menetralkan pH air asam (Lestari et al., 2011). Untuk itu, dilakukan uji karakterisasi fly ash guna
90
mengetahui apakah material tersebut dapat menjadi material alternatif untuk mengatasi keterbatasan material NAF.
METODE
Penelitian ini dilakukan dengan metode analisa kualitatif dan kuantitatif. Data yang diambil pada penelitian ini adalah data primer dan sekunder. Data primer adalah data yang diambil secara langsung oleh penulis pada saat penelitan, sedangkan data sekunder adalah data yang berasal dari arsip atau dokumen yang sudah ada sebelumnya.
Air Asam Tambang
Air Asam Tambang merupakan air yang terbentuk akibat dari kegiatan penggalian pada proses penambangan sehingga mineral sulfida yang berada di dalam batuan terdedah (terekspose) dan bereaksi dengan oksigen dan air (Gautama, 2014). Sehingga secara ringkas, air asam tambang terbentuk karena tiga faktor yaitu air, oksigen dan mineral sufida.
Pencegahan air asam tambang biasanya dilakukan dengan melapisi material PAF (yang berpotensi menghasilkan asam) dengan material NAF (yang tidak berpotensi menghasilkan asam) yang biasa disebut dengan enkapsulasi. Setiap perusahaan pertambangan wajib mematuhi dan memperhatikan baku mutu lingkungan, baik air, udara, dan air laut. Berdasarkan kebijakan yang telah dikeluarkan oleh Pemerintah melalui Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No 113 Tahun 2003. Baku mutu air limbah bagi usaha dan atau kegiatan pertambangan batubara seperti tertera pada Tabel 1.
Tabel 1. Baku mutu air limbah
Parameter Kadar Maksimum Satuan
pH 6 – 9
TSS 400 Mg/L
Logam Fe 7 Mg/L
Logam Mn 4 Mg/L
Abu Batubara PLTU
Abu batubara adalah material sisa atau residu hasil pembakaran batubara yang berasal dari PLTU maupun boiler industri yang menggunakan batubara. Berdasarkan PP No. 101 Tahun 2014, abu batubara dikategorikan kedalam limbah bahan berbahaya dan beracun (B3), karena memiliki kandungan logam dengan kadar tertentu. Abu batubara terdiri dari fly ash dan bottom ash. Fly ash adalah abu terbang yang ditangkap dengan alat electric precipitator sebelum gas hasil pembakaran dibuang ke udara melalui cerobong. Bottom ash adalah abu dasar yang memiliki berat jenis lebih besar dari fly ash sehingga akan jatuh terlebih dahulu dan tertampung didalam vessel.
PLTU yang menjadi tempat penelitian adalah PLTU milik PT Makmur Sejahtera Wisesa (MSW), yang berlokasi di Tabalong, Kalimantan Selatan. PLTU ini masih tergolong ke dalam PLTU mulut tambang, karena lokasinya masih relatif dekat dengan sumber energi primernya, yaitu batubara. PLTU MSW menghasilkan setidaknya 20 ton/hari abu batubara dengan presentase 95% fly ash dan 5% bottom ash. Untuk penanganan fly ash, biasanya tertampung dalam silo yang kemudian di angkut dengan loader untuk kemudian dilakukan landfilling pada ash dyke atau tempat penyimpanan fly ash sebelum dilakukan pengelolaan lebih lanjut.
91 Gambar 1. Ash dyke PLTU MSW
Pada PLTU MSW, pemanfaatan fly ash biasanya dikelola untuk bahan pembuatan semen yang dikirim atau perusahaan sekitar yang memiliki izin pengolahan limbah B3 (fly ash). Sebelumnya, pernah dilakukan penelitian terhadap fly ash yang dimanfaatkan untuk pengeras jalan tambang di area PT Adaro Indonesia, namun hasil penelitian menunjukkan bahwa pemakaian fly ash untuk pengeras jalan hanya membutuhkan 1% dari bahan pengeras jalan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Uji Mineralogi Fly Ash
Uji mineralogi dilakukan guna mengetahui kandungan mineral dan unsur yang terkandung di dalam fly
ash. Salah satu metode uji yang digunakan adalah uji XRF untuk mengetahui kandungan unsur yang
dinyatakan dalam bentuk oksida di dalam fly ash. Data hasil uji XRF diperoleh dari data sekunder yang diperoleh dari Reseach Report (Gautama, 2019) seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil uji XRF
No. Oksida Persentase
Fly Ash (FA) 1 Na₂O 0,10% 2 MgO 3,47% 3 Al₂O₃ 18,66% 4 SiO₂ 30,75% 5 P₂O₅ 0,35% 6 SO₃ 3,07% 7 ClO₂ 0,01% 8 K₂O 0,89% 9 CaO 11,77% 10 TiO₂ 1,02% 11 Cr₂O₃ 0,00% 12 MnO 0,38% 13 Fe₂O₃ 29,17%
ash dyke
92
No. Oksida Persentase
Fly Ash (FA) 14 CoO 0,00% 15 CuO 0,00% 16 ZnO 0,13% 17 Rb₂O 0,00% 18 SrO 0,20% 19 ZrO₂ 0,02% 20 WO₂ 0,00%
Berdasarkan hasil uji XRF didapat persentase senyawa CaO sebesar 11,77%. Senyawa tersebut merupakan senyawa alkali yang dapat memberi alkalinitas atau dapat menaikkan pH.
Uji Fisik Fly ash
Uji fisik dilakukan pada material fly ash. Uji fisik dilakukan dengan teknik pengayakan (sieving). Proses pengayakan dilakukan untuk mengetahui distribusi ukuran sampel berdasar pada ASTM D422 dengan menggunakan 17 ukuran diameter dan distribusi ukuran pada masing – masing sampel dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil uji fisik Fly ash
Diameter Partikel (mm) Mesh Persentase Kumulatif Berat Lolos (%) FA 50,8 2 in 100 38,1 1 ½ in 100 25,4 1 in 100 19 ¾ in 100 12,7 ½ in 100 9,5 ⅜ in 100 7,9 5/16 in 100 6,3 ¼ in 100 4,75 No. 4 100 2,36 No. 8 99,91 2 No. 10 99,89 1,18 No. 16 99,46 0,6 No. 30 99,42 0,425 No. 40 99,42 0,3 No. 50 99,42 0,15 No. 100 99,39 0,075 No. 200 99,37
Dari pengujian fisik fly ash didapat bahwa persentase kumulatif berat lolos fly ash pada ayakan #200 mesh sebesar 99,37 %. Berdasarkan klasifikasi USCS material fly ash termasuk kedalam material halus
93 karena lebih dari 50% lolos ayakan #200 mesh. Ukuran partikel fly ash yang halus membuat material ini mampu mengisi celah kecil, sehingga lebih kedap air atau memiliki permeabilitas yang rendah.
Uji Statik Fly ash
Hasil uji statik pada kolom Fly, meliputi uji pH Pasta, Total Sulfur, Penentuan MPA (Max Potential Acid), uji ANC (Acid Neutralizing Capacity), Perhitungan NAPP, dan Uji NAG. Hasil uji statik sampel kontrol dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil uji statik
Dari hasil uji statik tersebut, dapat dibuat grafik NAG dan NAPP untuk mengetahui klasifikasi geokimia
Fly ash. Dari grafik pada Gambar 2 diketahui bahwa klasifikasi geokimia fly ash adalah NAF atau
material yang tidak berpotensi menghasilkan asam.
Gambar 2. Grafik NAG dan NAPP
Uji Kinetik Fly ash
Uji kinetik ditujukan untuk mendapatkan pemahaman terhadap perilaku pembentukan air asam tambang dalam periode waktu tertentu. Tidak ada ketentuan khusus terkait lama periode waktu pengujian dengan metode uji kinetik. Uji kinetik yang biasa dilakukan adalah free draining column leach
test. Uji kinetik dilakukan berdasarkan pada Jurnal AMIRA, 2002 dengan modifikasi.
Kode Sampel
Testing
pH Pasta TS ANC MPA NAPP NAG
% (kgH₂SO₄/ ton) pH
94
Gambar 3. Kolom penelitian fly ash
Uji kinetik pada kolom fly ash bertujuan untuk mengetahui atau mensimulasikan proses oksidasi pada sampel tersebut. Berat material fly ash yang digunakan sebesar 4 kg dengan volume penyiraman 400 ml/kg. Pengujian dilakukan selama 33 hari. Dari pengujian tersebut didapat air lindian dari hasil kolom
fly ash yang kemudian ditampung untuk diukur parameternya. Parameter uji dititik beratkan pada pH, Electric Conductivity (EC), dan Total Dissolved Solid (TDS). Hasil pengujian parameter tersebut dapat
dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik pH air lindian fly ash
Hasil pengukuran pH pada kolom kontrol Fly ash cenderung stabil dengan rata-rata nilai pH cukup tinggi yaitu 10,76. Pada grafik terlihat bahwa pada hari pertama, kolom kontrol fly ash tidak memiliki nilai, hal ini dikarenakan pada hari pertama fly ash masih belum membeku sehingga saat dilakukan
95 Gambar 5. Grafik EC dan TDS fly ash
Pada kolom fly ash terlihat bahwa nilai EC dan TDS memiliki tren yang sama. Jika nilai EC besar maka nilai TDS juga besar hal ini dikarenakan pengukuran EC menunjukkan aktivitas ion yang terkandung didalam air lindian sehingga berhubungan dengan nilai padatan yang terlarut. Nilai rata - rata EC dan TDS pada kolom fly ash secara berturut-turut sebesar, 1109 µS/cm dan 337,7 ppm.
KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan didapat kesimpulan yaitu:
1. Uji XRF menunjukkan bahwa pada fly ash mengandung senyawa oksida CaO sebesar 11,77%. Senyawa tersebut merupakan senyawa logam alkali yang dapat memberi alkalinitas sehingga dapat menaikkan pH air.
2. Uji Fisik Fly ash menunjukkan bahwa ukuran butir Fly ash lolos ayakan #200 mesh lebih dari 50% sehingga berdasarkan klasifikasi USCS dikategorikan kedalam material halus. Material yang halus ini berguna karena dapat menurunkan permeabilitas material.
3. Uji Statik Fly ash menunjukkan bahwa material tersebut termasuk kedalam material yang tidak berpotensi menghasilkan asam (NAF).
4. Uji Kinetik Fly ash menunjukkan bahwa material tersebut memiliki pH air lindian rata – rata sebesar 10,76 hal ini menunjukkan bahwa Fly ash memang termasuk kedalam material yang tidak berpotensi menghasilkan asam karena memiliki pH air lindian yang tinggi.
5. Material Fly ash dapat digunakan untuk campuran material NAF dalam upaya pencegahan air asam tambang.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada PT Adaro Indonesia, yang telah memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian di Coal Laboratory Services.
DAFTAR PUSTAKA
AMIRA INTERNATIONAL. 2002. ARD Test Handbook. Ian Wark Research Institute. New Zealand Abfertiawan, Sonny. 2018. Uji Karakterisasi Potensi Pembentukan Air Asam Tambang. GESI. Bandung
96
Gautama, R. S. 2019. Research Report. Studi Potensi Pemanfaatan Fly ash PLTU Mulut (Sekitar) Tambang untuk Pengelolaan Air Asam Tambang di Tambang Batubara. dalam Arsip Coal Laboratory Services, PT Adaro Indonesia Lestari, I., Gautama, R. S., and Abfertiawan, M. S. (2011): Studi Pemanfaatan Fly ash dan Bottom Ash dalam Pengelolaan Batuan Penutup untuk Pencegahan Air Asam Tambang PROSIDING TPT XX PERHAPI 2011 Studi Pemanfaatan Fly ash dan Bottom Ash dalam Pengelolaan Batuan Penutup untuk Pencegahan Air Asam Tambang, 2019, (March 2016), 535–541.
MENLH. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 113 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha Dan Atau Kegiatan Pertambangan Batubara. Jakarta.
Fatahillah, R. 2020. Studi Pemanfaatan Fly ash PLTU PT MSW Sebagai Material Pencampur Overburden Untuk Pencegahan Air Asam Tambang Di Coal Laboratory Services, PT Adaro Indonesia.
