Post on 16-May-2023
TUGAS AKHIR
COALDRYING TYPE ZIG-ZAG UNTUK MENINGKATKAN
KALORI BATUBARA MUDA
Diajukan Kepada Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang Untuk
Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana (S1)
RYAN MANDARI
1510024427086
TEKNIK PERTAMBANGAN
YAYASAN MUHAMMAD YAMIN PADANG
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI
(STTIND) PADANG
2020
COALDRYING TYPE ZIG-ZAG UNTUK
MENINGKATKAN KALORI BATUBARA MUDA Ryan Mandari1, Refky Adi Nata, ST, MT2 , Ahmad Fadhly ST, MT3
Teknik Pertambangan , Sekolah Tinggi Teknik Industri Padang
ABSTRACT
In a survey by the World Energy Council In the Survey Of energyresources-2010 It
was stated that the consumption of coal in Indonesia experienced growth of 13.2 million
tonnes in 1997 to 45.3 million tonnes in 2007. How ever, the quality of coal in Indonesia is
often low-ranking coal such as lignite ( browncoal) that has high water content, low calories,
and high swabakar properties. With so many browncoal reserves need to be done a research
and development of a technology to be able to improve the quality of coal so that the brown
coal reserves in Indonesia can be utilized optimally. One of the upgrading methods that will
be applied here is by means of Coaldrying type zig-zag. The upgrading Browncoal tool
created by the researcher is a simple and economical tool that does not require a large space
capacity and a lot of cost. Before doing upgrading the total value of moisture , ash content,
fixed carbon and calorie of coal is 20.16%, 8.88%, 30.66% and 4617 kcal/kg. After the
harvesting for ± 1 hour with a temperature 165 ْ C Then the result of changes the total value
of moisture from 20.16% to 7.65%, ash content from 8.88% to 8.34%, fixed carbon from
30.66% to 43.21%, calories from 4617 kcal/kg to 5406 kcal/kg.
keywords: Upgrading Browncoal, Coal drying, coal, quality of coal
COALDRYING TYPE ZIG-ZAG UNTUK
MENINGKATKAN KALORI BATUBARA MUDA Ryan Mandari1, Refky Adi Nata, ST, MT2 , Ahmad Fadhly ST, MT3
Teknik Pertambangan , Sekolah Tinggi Teknik Industri Padang
ABSTRAK
Dalam survey yang dilakukan World Energy Council dalam Survey of
EnergyResources-2010 dinyatakan bahwa konsumsi batubara di Indonesia mengalami
pertumbuhan dari 13,2 juta ton pada tahun 1997 menjadi 45,3 juta ton pada tahun 2007. Akan
tetapi kualitas batubara di Indonesia sering berupa batubara peringkat rendah seperti lignit
(brown coal) yang memiliki kadar air tinggi, kalori rendah, serta sifat swabakar tinggi.
Dengan banyaknya cadangan browncoal tersebut perlu dilakukan suatu penelitian serta
pengembangan suatu teknologi untuk dapat meningkatkan kualitas batubara sehingga
cadangan browncoal di Indonesia dapat dimanfaatkan secara maksimal. Salah satu metode
upgrading yang akan diterapkan disini adalah dengan cara coaldrying type zig-zag. Alat
upgrading browncoal yang dibuat oleh peneliti ini merupakan alat yang sederhana dan
ekonomis sehingga tidak memerlukan kapasitas ruang yang luas dan biaya yang banyak.
Sebelum dilakukannya upgrading nilai total moisture , ash content, fixed carbon dan kalori
batubara yakni 20.16 %, 8.88%, 30.66% dan 4617 kcal/kg. Setelah dilakukan pemansan
selama ± 1 jam dengan suhu 165ْ C maka hasil dari perubahan nilai total moisture dari 20.16
% menjadi 7.65 %, ash content dari 8.88 % menjadi 8.34 %, fixed carbon dari 30.66 %
menjadi 43.21 %, kalori dari 4617 Kcal/kg menjadi 5406 Kcal/kg.
Kata kunci:, Upgrading browncoal, Coaldrying, kualitas batubara, Batubara
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan karunianya sehingga peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Shalawat beriring salam tak lupa juga penulis ucapkan kepada nabi besar Muhammad
SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul“Coaldrying
Type Zig-Zag Untuk Meningkatkan Kalori Batubara Muda.”
Dalam penulisan dan tugas akhir ini peneliti banyak menemukan kendala-
kendala atau masalah yang menjadi suatu tantangan tersendiri untuk menyelesaikan
tugas akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini peneliti merasakan bahwa banyak sekali
kekurangan, maka dari itu penulis berharap adanya saran dan kritikan bagi yang
membaca tugas akhir ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan dan semangat.
2. Bapak H. Riko Ervil, MT selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknik Industri
(STTIND) Padang.
3. Ibuk Riam Marlina A, ST, MT Selaku Ketua Prodi Teknik Pertambangan
Sekolah Tinggi Teknik Industri (STTIND) Padang.
4. Bapak Refky Adi Nata, ST, MT selaku pembimbing I yang telah memberikan
dorongan dan masukan agar tugas akhir ini bisa selesai.
ii
5. Bapak Ahmad Fadly, ST, MT selaku pembimbing II dalam penyusunan tugas
akhir ini .
6. Seluruh dosen dan karyawan/karyawati Sekolah Tinggi Teknologi Industri
(STTIND) Padang.
7. Semua rekan-rekan sesama mahasiswa yang turut memberikan dorongan
semangat pada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan
dapat menambah wawasan kita tentang cara penyusuan dan penulisan tugas akhir
penelitian
Padang, Juni 2020
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... v
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 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 .................................................................... 5
2.1 Landasan Teori .................................................................................... 5
2.1.1 Batubara ................................................................................... 5
2.1.2 Analisa Batubara ...................................................................... 10
2.1.3 Upgrading Brown Coal ............................................................. 11
2.2 Penelitian Relavan ................................................................................ 17
2.3 Kerangka Konseptual .......................................................................... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 22
3.1 Jenis Penelitian..................................................................................... 22
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian. .............................................................. 22
3.2.1 Tempat Penelitian ...................................................................... 22
3.2.2 Waktu Penelitian ........................................................................ 22
3.3 Variabel Penelitian ................................................................................ 22
3.4 Data dan Sumber Data .......................................................................... 23
3.4.1 Data ............................................................................................ 23
iv
3.4.2 Sumber Data............................................................................... 23
3.5 Prosedur Penelitian ............................................................................... 24
3.5.1 Alat dan Bahan ........................................................................... 24
3.5.2 Langkah Pelaksanaan Penelitian ................................................. 26
3.5.3 Teknik pengumpulan data . ......................................................... 26
3.5.4 Teknik Pengolahan Data ............................................................. 27
3.6 Analisa Data ......................................................................................... 28
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ......................... 31
4.1 Pengumpulan Data ................................................................................ 31
4.1.1 Sampel Batubara ......................................................................... 31
4.1.2 Waktu Pemanasan Batubara ........................................................ 32
4.1.3 Suhu Pemanasan ......................................................................... 33
4.2 Pengolahan Data ................................................................................... 33
4.2.1 Total Moisture (Air Total) .......................................................... 33
4.2.2 Ash Content (Kandungan Abu) ................................................... 36
4.2.3 Calorific Value (Nilai Kalori) ..................................................... 39
4.2.4 Fixed Carbon .............................................................................. 40
BAB V ANALISA DATA ............................................................................. 43
5.1 Air Total (Total Moisture) .................................................................... 43
5.2 Kandungan Abu (Ash Content) ............................................................ 45
5.3 Nilai Kalori (Calorific Value) ............................................................... 45
5.4 Fixed Carbon ....................................................................................... 46
5.5 Pengaruh Suhu dan Waktu .................................................................... 46
BAB VI PENUTUP ........................................................................................ 48
6.1 Kesimpulan ........................................................................................... 48
6.2 Saran ..................................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Antrasit ................................................................................... 7
Gambar 2.2 Bituminus ....................... ....................................................... 8
Gambar 2.3 Subbituminus . ......................................................................... 8
Gambar 2.4 Lignit.. ..................................................................................... 9
Gambar 2.5 Bagan Alir Proses Upgreading brown coal.............................12
Gambar 2.6 Regresi ..................................................................................... 16
Gambar 2.7 Kerangka Konseptual .............................................................. 21
Gambar 3.1 Tampak Depan ........................................................................ 25
Gambar 3.2 Tampak Samping .................................................................... 25
Gambar 3.3 Tampak Belakang ................................................................... 26
Gambar 3.4 Model Zig-Zag ........................................................................ 26
Gambar 3.5 Kerangka Metodologi Penelitian..............................................30
Gambar 4.1 Sampel Batubara ....................... ............................................ 31
Gambar 4.2 Hasil Preparasi Batubara ....................... ................................ 32
Gambar 4.3 Waktu Pemanasan ....................... .......................................... 32
Gambar 4.4 Alat dan Suhu Pemanasan Brown Coal ................................. 33
Gambar 4.5 Perubahan Total Moisture ....................... .............................. 36
Gambar 4.6 Perubahan Ash Content ....................... .................................. 39
Gambar 4.7 Perubahan Calorific Value ....................... ............................. 40
Gambar 4.8 Perubahan Fixed Carbon ....................... .............................. 42
Gambar 5.1 Sampel Batubara Sebelum dilakukan Upgrading................... 43
Gambar 5.2 Sampel Batubara Bawah Sesudah dilakukan Upgrading........44
Gambar 5.3 Sampel Batubara Tengah Sesudah dilakukan Upgrading....... 44
Gambar 5.4 Sampel Batubara Atas Sesudah dilakukan Upgrading....... ... 44
Gambar 5.5 Perubahan Nilai Kalori....... .................................................... 46
vii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Analisi Proxymate . ..................................................................... 10
Tabel 2.2 Analisis Ultimate ........................................................................ 11
Tabel 4.1 Pengujian Sampel Total Moisture Sebelum . .............................. 34
Table 4.2 Pengujian Sampel Total Moisture Bawah . ................................ 34
Table 4.3 Pengujian Sampel Total Moisture Tengah . ............................... 35
Table 4.4 Pengujian Sampel Total Moisture Atas . .................................... 35
Table 4.5 Pengujian Sampel Ash Content Sebelum ................................... 37
Table 4.6 Pengujian Sampel Ash Content Bawah ...................................... 37
Table 4.7 Pengujian Sampel Ash Content Tengah ...................................... 38
Table 4.8 Pengujian Sampel Ash Content Atas .......................................... 38
Table 4.9 Nilai Perubahan Kalori .............................................................. 40
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Batubara peringkat rendah saat ini belum diminati karena sulit dipasarkan,
khususnya untuk ekspor hanya diperuntukkan bagi batubara peringkat tinggi
(bituminus). Salah satu sifat yang tidak menguntungkan dari batubara peringkat
rendah adalah tingginya kadar air total (air bawaan dan air bebas) yang mencapai
40%. Tingginya kadar air akan menimbulkan masalah dalam proses
pemanfaatannya, terutama jika digunakan sebagai bahan bakar langsung. Pada
proses pembakaran, air bawaan akan mengurangi nilai kalori batubara sehingga
jumlah batubara yang diperlukan akan lebih besar. Kemudian gas CO2 yang
ditimbulkannya akan lebih besar pula. Gas CO2 yang tinggi akan mempunyai
dampak negatif terhadap lingkungan dengan timbulnya efek rumah kaca yang
dapat menyebabkan pemanasan global (Noviani, 2011).
Dalam survey yang dilakukan World Energy Council dalam Survey of
EnergyResources-2010 dinyatakan bahwa konsumsi batubara di Indonesia
mengalami pertumbuhan dari 13,2 juta ton pada tahun 1997 menjadi 45,3 juta ton
pada tahun 2007. Pertumbuhan tersebut diikuti oleh pertumbuhan perusahaan
batubara di Indonesia yang pada tahun 2003 sudah mencapai angka 251
perusahaan. Akan tetapi kualitas batubara di Indonesia sering berupa batubara
peringkat rendah seperti lignit (brown coal) yang memiliki kadar air tinggi, kalori
rendah, serta sifat swabakar tinggi. Dengan banyak nya industri pertambangan
2
batubara serta melihat cadangan brown coal di Indonesia berdasarkan data Puslit
Geoteknologi-LIPI pada tahun 2015 mencapai 86,11% dari total cadangan
batubara di Indonesia (Ihsan Ramdani, Dkk, 2018).
Dengan banyaknya cadangan brown coal tersebut perlu dilakukan suatu
penelitian serta pengembangan suatu teknologi untuk dapat meningkatkan kualitas
batubara sehingga cadangan brown coal di Indonesia dapat dimanfaatkan secara
maksimal. Salah satu metode upgrading yang akan diterapkan disini adalah
dengan alat coaldrying type zig-zag. Alat upgrading browncoal yang dibuat oleh
peneliti ini merupakan alat yang sederhana dan ekonomis sehingga tidak
memerlukan kapasitas ruang yang luas dan biaya yang banyak. Kualitas batubara
yang termasuk kedalam batubara kualitas rendah setelah melalui suatu tahap
peningkatan (upgrading) diharapkan akan dapat memiliki kualitas lebih baik
seperti rendahnya kadar air, rendahnya kadar abu, rendahnya zat terbang,
meningkatnya fixed carbon¸ serta meningkatnya nilai kalori dari batubara
tersebut.
Di Wilayah Jambi rata-rata terdapat batubara berkalori rendah sehingga
peneliti mengambil sampel di daerah Sarolangun untuk dilakukan Upgrading
batubara. Pengambilan sampel dilakukan di PT. Caritas Energi Indonesia yang
memiliki kalori sebesar 4.617 Kcal/kg dimana terjadi penumpukan batubara
distockpile maka perlu dilakukan pemanfaatan batubara berkalori rendah atau
peningkatan kalori batubara sehingga batubara tersebut bisa dimanfaatkan dengan
baik dan menjadi nilai ekonomis.
3
Dari latar belakang di atas, penulis tertarik untuk mengangkat judul
“Coaldrying Type Zig-Zag Untuk Meningkatkan Kalori Batubara Muda.”
1.2 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah pada penelitian ini adalah :
1. Batubara berkualitas rendah belum diminati sehingga sulit untuk
dipasarkan.
2. Batubara yang memiliki kadar air tinggi jika digunakan pada proses
pembakaran, air bawaan akan mengurangi nilai kalori batubara sehingga
jumlah batubara yang diperlukan akan lebih besar.
3. Perlu dilakukannya upaya peningkatan kalori batubara sehingga batubara
tersebut dapat bernilai ekonomis
4. Saat ini di PT. Caritas Energi Indonesia Batubara berkalori 4617 Kcal/kg
belum dimanfaatkan dengan baik sehingga barubara tersebut hanya
ditumpuk di stockpile.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah untuk menentukan perubahan
nilai kalori, Ash, Total moisture, fixed carbon,serta mengetahui jarak
optimal antar tatakan.
1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Bagaimana perubahan nilai kalori, ash, total moisture, fixed carbon
sebelum dan sesudah melalui proses dari coaldrying?
2. Bagaimana jarak optimal antar tatakan saat proses coaldrying?
4
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan pada penelitian ini adalah :
1. Menganalisa nilai kalori , ash, total moisture, fixed carbon dari proses
coaldrying.
2. Menganalisa jarak optimal antar tatakan saat proses coaldrying.
1.6 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Bagi Penulis
Bisa menggunakan ilmu yang didapat di bangku perkuliahan serta
menerapkannya di lapangan dengan hasil pengamatan dan analisa yang
akurat.
2. Bagi Perusahaan
Sebagai bahan pertimbangan, usulan dan informasi berharga bagi
perusahaan dalam rangka pengambilan keputusan terhadap sistem
produksi perusahaan.
3. Bagi STTIND PADANG.
Semoga penelitian ini dapat menjadi pedoman para junior STTIND
Padang dan menambah karya tulis yang dihasilkan oleh mahasiswa yang
nanti akan menambah judul skripsi yang ada di perpustakaan STTIND
Padang.
5
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
Landasan teori merupakan teori-teori yang berhubungan dengan judul
penelitian sebagai penguat penelitian.
2.1.1 Batubara
Batubara adalah jenis batuan organik dari berbagai tumbuhan yang telah
membusuk dalam waktu sangat lama kira-kira 340 juta tahun dengan karakteristik
kandungan air cukup tinggi, terdiri dari ikatan antar unsur yang mayoritasnya
adalah karbon, hydrogen dan oksigen. Struktur fisika maupun kimia pada batubara
cukup kompleks yang dapat dilihat dari berbagai bentuk. Pembentukan batubara
dari gambut dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya yaitu material
pembentuk, temperatur, tekanan, waktu proses, dan berbagai kondisi lokal seperti
kandungan oksigen, tingkat keasaman dan kehadiran mikroba. Proses
pembentukan batubara terdiri dari tiga proses yaitu pembusukan aerobik,
pembusukan anaerobik dan bituminusasi. ( M. Faizal, 2015 ).
1. Pembentukan Batubara
Batubara terbentuk melalui proses yang panjang. Ada dua tahapan
pembentukan batubara yaitu tahap penggambutan ( peatfication ) dan
tahap pembatubaraan ( coalfication ). Batubara di dunia umumya berasal
dari zaman karbon. Pada era itu, iklim bumi adalah tropis sehingga
memungkinkan bermacam-macam tumbuhan tumbuh subur di bumi,
6
khususnya daerah rawa. Tumbuhan yang tua lama-kelamaan mati dan
menumpuk serta tertimbun di daerah rawa, dan terakumulasinya timbunan
tumbuhan yang mati yang kemudian diuraikan oleh bakteri. Proses ini
dinamakan humifikasi, dengan gambut hasil akhir. Setelah gambut
terbentuk, dibutuhkan tahapan berikutnya yang mengubah bahan baku
batubara ini menjadi batubara seutuhnya. Tahapan ini dikenal dengan
tahapan pembatubaraan. ( Irwandy Arif, 2014).
2. Klasifikasi Batubara
Beberapa negara memiliki sistem klasifikasi batubara secara spesifik.
Klasifikasi dugunakan untuk menggolongkn batubara berdasarka
pemanfaatannya. Secara umum, klasifikasi batubara di Indonesia dibagi
menjadi brown coal dan hard coal ( SNI13-6011-1999, 1999 ). Brown
coal batubara energi rendah adalah jenis batubara dengan peringkat
paling rendah, bersifat lunak, mudah diremas, mengandung air yang tinggi
( 10-70% ), dan terdiri dari soft coal dan lignitic atau hard brown coal.
Nilai kalorinya <7.000 kalori/gram ( dry ash free- ASTM 388-1984).
Hard coal didefinisikan sebagai semua jenis batubara yang memiliki
peringkat lebih tinggi dari brown coal, bersifat lebih keras, tidak mudah
diremas, kompak, mengandung kadar air yang relatif rendah, umumnya
struktur kayu tidak nampak lagi, dan relatif tahan terhadap kerusakan fisik
pada saat penanganan ( coal handling ) ( Smakowski, dkk, 2011 ). Nilai
kalorinya >7.000 kalori/gram ( dry ash free- ASTM 388-1984 ), (Irwandy
Arif, 2014).
7
3. Jenis Batubara
a. Antrasit
Anthracite adalah jenis batubara yang paling baik kualitasnya
seperti pada gambar 2.1. Jenis ini memiliki kandungan karbon sebesar
92,1% sampai dengan 98%, sehingga berwarna hitam mengkilap.
Penggunaan batubara anthracite pada pembangkit listrik tenaga uap,
masuk ke dalam jenis batubara High Grade dan Ultra High Grade.
Namun persediaannya masih sangat terbatas, yaitu sebanyak 1% dari
total penambangan batubara. Negara penghasil batubara ini antara lain
adalah Cina, Rusia, Ukraina, Korea Utara, Vietnam, Inggris, Australia,
dan Amerika Serikat.
Sumber: Google (2018)
Gambar 2.1 Antrasit
b. Bituminus
Bituminous, adalah jenis batubara yang lebih tinggi tingkatan
kualitasnya. Mayoritas berwarna hitam, namun kadang masih ada yang
berwarna coklat tua. Dinamakan bituminous dikarenakan adanya
kandungan bitumen/aspal. Batubara jenis ini memiliki kandungan
karbon sebanyak 60-80%, dan sisanya berupa air, udara, hidrogen, dan
sulfur, seperti pada gambar 2.2.
8
Sumber: Google (2018)
Gambar 2.2 Bituminus
c. Subituminus
Sub-Bituminous adalah jenis batubara sedang di antara
jenis lignite dan jenis bituminous. Secara fisik memiliki ciri-ciri
berwarna coklat gelap cenderung hitam. Memiliki kandungan
kelembaban yang lebih rendah dari jenis lignite dan cocok digunakan
untuk bahan bakar pembangkit listrik tenaga uap, seperti pada gambar
2.3.
Sumber: Google (2018)
Gambar 2.3 Subituminus
d. Lignit
Lignite atau juga dikenal dengan sebutan batubara coklat, adalah
jenis batubara yang paling rendah kualitasnya, seperti pada gambar
2.4. Banyak ditambang di Yunani, Jerman, Polandia, Serbia, Rusia,
9
Amerika Serikat, India, Australia, dan beberapa bagian negara-negara
Eropa. Batubara jenis ini banyak digunakan sebagai bahan bakar
pembangkit listrik tenaga uap. Namun karena jenis ini memiliki energi
konten rendah dan kandungan moisture yang tinggi, maka sangat tidak
efisien untuk ditransportasikan ke tempat yang jauh. Untuk itu
pembangkit listrik yang menggunakan batubara jenis ini dibangun di
lokasi yang cukup dekat dengan lokasi penambangannya.
Sumber: Google (2018)
Gambar 2.4 Lignit
4. Pemanfaatan Batubara
Kualitas batubara di Indonesia pada umumnya termasuk ke dalam
batubara peringkat rendah seperti lignit (brown coal) yang memiliki kadar
air tinggi, kalori rendah, serta sifat swabakar tinggi. Untuk meningkatkan
pemanfaatan batubara peringkat rendah, sebelumnya perlu di lakukan
suatu proses untuk meningkatkan kualitas. Oleh karena itu perlu dilakukan
cara bagaimana batubara lignit dapat bersaing dengan batubara kualitas
tinggi, dengan demikian batubara lignit dapat memiliki nilai ekonomis
10
tinggi, diciptakan suatu metode peningkatan kualitas batubara untuk
meningkatkan nilai kalori dan menurunkan kadar airnya, Menanggapi
kondisi tersebut maka dilakukan suatu peningkatan peringkat (upgrading)
batubara dengan berbagai metode.
2.1.2 Analisa Batubara
Analisa batubara merupakan proses yang sangat penting dalam sebuah
industri. Batubara adalah senyawa hidrokarbon yang terdiri dari unsur-unsur yang
membentuk reaksi pembakaran dengan oksigen. Secara elemen komposisi
batubara terdiri dari unsur yaitu hydrogen (H), carbon (C) dan sulfur (S).
1. Analisis proximate
Analisis proximate yaitu analisa yang diberikan data tentang
kandungan zat terbang, karbon tetap, abu. Untuk melengkapi
pengujian biasanya dicantumkan data tentang nilai kalori dan
kandungan belerang.
Tabel 2.1 Analisis proximate
Sumber: Google (2015)
Proximate Satuan Hasil
Higher Heating Value (AR) kcal/kg-f 4.687,000
Total Moisture Content (AR) wt% 24,470
Fixed Carbon Content (AR) wt% 28,920
Volatile Matter (AR) wt% 35,500
Ash Content (AR) wt% 11,110
Total wt% 100,000
11
2. Analisis ultimate
Analisis ultimate yaitu analisa yang memberikan data tentang
komposisi bahan bakar dalam presentase untuk nitrogen, oksigen,
carbon, abu sulfur dan hydrogen.
Tabel 2.2 Analisis Ultimate
Sumber: Google (2015)
2.1.3 Upgrading Brown Coal
UBC adalah teknik memanaskan dan membuang air (dewatering) pada
batubara di dalam media minyak ringan (light oil), dan bersamaan dengan itu
mengabsorsikan minyak berat (heavy oil) seperti aspal secara selektif kedalam
pori-pori batu bara sehingga dapat menutupi permukaan batubara.
Coaldrying adalah Proses untuk meningkat kan kalori batubara rendah
(lignite). Dengan system pemanasan menggunakan kompor gas, setelah melalui
proses Upgrading dilakukan pendingingan.kemudian setelah pendinginan kita
melakukan pengujian terhadap perubahan nilai kalori , ash , fixed carbon, total
moisture dari batubara tersebut.
Proximate Satuan Hasil
Higher Heating Value (AR) kcal/kg-f 4.687,000
Carbon Content (AR) wt% 48,880
Hydrogen Concent (AR) wt% 3,360
Oxygen Content (AR) wt% 10,680
Sulfur Content (AR) wt% 0,220
Nitrogen Content(AR) wt% 0,720
Ash Content (AR) wt% 8,430
Moisture Content ( AR) wt% 27,710
Total 100,000
12
1. Proses Upgrading brown coal.
Gambar 2.5 Bagan Alir Proses Upgrading brown coal.
2. Parameter Upgrading brown coal (UBC)
a. Total moisture (air total)
Total moisture adalah kadar air pada permukaan batubara yang terikat
secara mekanik dan dapat dihilangkan dengan penguapan, misalnya
dengan air-drying. Total moisture menunjukkan suatu pengukuran semua
air yang tidak terikat secara kimia, yaitu air yang teradsopsi pada
permukaan, air yang berada dalam kapiler (pori-pori) batubara, dan air
terlarut dalam batubara. Untuk menghilangkan kadar air yang terkadung
Batubara Lignit
Analisa dan nilai kalori
dengan metode ASTM
Batubara lignit ukuran 2-3
cm
Pemanasan dengan
temperature 165 ˚C dengan
waktu pembakaran ± 1jam
Pendinginan
Batubara hasil proses
Upgrading brown coal
13
bisa diketahui dengan memanaskan sampel dengan suhu 150-170 oC
selama 60 menit. Metode pengujian ini mencakup penentuan kadar air
dalam sampel analisis batubara atau kokas, digunakan untuk menghitung
analitik lain hingga kering. Saat digunakan bersamaan dengan pengeringan
udara sebagaimana ditentukan dengan metode D2013 atau praktik D346,
masing-masing hasil analitik dapat dihitung sampai basis yang diterima.
Untuk mencari total moisture dapat menggunakan persamaan 2.1, 2.2, 2.3
( ASTM D3302-17,2005)
Air Dry Loss (ADL)= 𝑀2−𝑀3
𝑀2−𝑀1𝑋 100%..................................................... 2.1
Residual Moisture (R)= 𝑀2−𝑀3
𝑀2−𝑀1𝑋 100%................................... ………...2.2
Total Moisture (M)= [𝑅 (100−𝐴𝐷𝐿
100) /100] + 𝐴𝐷𝐿................................... 2.3
Keterangan:
M1 = pan kosong
M2 = pan+ sampel
h-1,h-2, h-3, h-4 = pan+ sampel dalam proses pengeringan
M3 = pan+ sampel setelah pengeringan
b. Kandungan Abu (Ash Content)
Kandungan abu (ash content) adalah zat anorganik atau ampas yang
tersisa setelah pembakaran sempurna berupa mineral, pasir atau clay.
Kandungan abu yang terlalu tinggi pada batubara sangat tidak baik karena
akan membentuk kerak yang dapat menurunkan kualitas dari batubara.
Kadar abu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 (ASTM
D3174-12, 2005)
14
Ash= ( 𝑀3−𝑀4)
(𝑀2−𝑀1) 𝑥100%............................................................................2.4
Sumber: ASTM D3174-12
Keterangan:
M1 = Berat cawan + tutup (gram)
M2 = Berat Cawan + tutup + contoh (gram)
M3 = Berat Cawan + tutup+ contoh abu (gram)
M4 = Berat Cawan + tutup – abu (gram)
c. Nilai Kalori (Calorific Value)
Nilai kalori adalah Seberapa banyak energi yang dihasilkan per satuan
massa nya. Menurut Koesoemadinata (1980), nilai kalori bahan bakar
merupakan jumlah panas yang dihasilkan oleh satu gram bahan bakar
tersebut dengan meningkatkan temperatur 1 gram air dari (3,5-4,5) oC,
dengan satuan kalori. Semakin tinggi berat jenis suatu bahan bakar, makin
tinggi nilai kalori yang diperolehnya.
Nilai Kalor = ( T2−𝑇1)
𝐴− 𝐵 ................................................................. 2.5
Sumber: ASTM, 1970
Keterangan :
T1 = Suhu mula-mula (oC)
T2 = Suhu setelah pembakaran (oC)
A = massa contoh yang terbakar (g)
15
B = Koreksi panas kawat nikel ( kal/g) = 2358 kal/g
c. Fixed carbon
Fixed carbon adalah karbon yang terdapat pada batubara berupa zat
padat. Karbon tertambat ini menjadi komponen utama batubara yang
mampu menghasilkan panas pada proses pembakaran. Semakin tinggi
kandungan kadar karbon padat makin tinggi rank batubara. untuk mencari
nilai Fixed carbon dapat menggunakan persamaan 2.6.
Fc = 100-%m-%a-%vm............................................................... 2.6
Keterangan :
Fc = Fixed carbon
M = Total air
A = Abu
Vm = Zat terbang
Sumber : ASTM : D-5865-10a
3. Regresi dan korelasi
a. Regresi
Analisa data mengenai satu variabel yang menggambarkan satu kejadian,
kegiatan atau, masalah tertentu. Pengukuran pusat data, dispersi data,
kemiringan dan keruncingan distribusi data temasuk dalam analisis data satu
variabel. Regresi sederhana ada yang bentuknya linear dan yang bentuknya
tidak linear. Untuk memahami bentuk linear dan tidak linear ini. Perhatikan
16
diagram pencar dari data variabel X dan variabel Y yang mencerminkan dua
kejadian seperti pada gambar 2. 8
(a) (c)
(b) (d)
Gambar 2.6 Regresi, (a) Hubungan X dan Y searah ( posistif ) linear, (b)
Hubungan X dan Y bentuk kuadrat, (c) Hubungan Xdan Y berlawanan
arah (negatif) linear, (d) tidak ada hubungan antara X dan Y
b. Korelasi
Korelasi merupakan salah satu teknik analisis dalam statistik yang
digunakan untuk mencari hubungan antara dua variabel yang bersifat
kuantitatif. Hubungan dua variabel tersebut dapat terjadi karena adanya
hubungan sebab akibat atau dapat pula terjadi karena kebetulan saja. Dua
17
variabel dikatakan berkolerasi apabila perubahan pada variabel yang satu
akan diikuti perubahan pada variabel yang lain secara teratur dengan arah
yang sama (korelasi positif) atau berlawanan (korelasi negatif).
2.2 Penelitian Relavan
1. Ihsan Ramdani, dkk dengan judul Upgrading batubara peringkat
rendah dengan menggunakan teknologi coaldrying dan coating dengan
finacoal dan Enzol di Puslitbang tekMIRA Pada penelitian ini batubara di
preparasi dengan ukuran 2,88 mm, 5,66 mm, dan 8 mm serta di panaskan
suhu 1000C, 1500 C, dan 2000C kemudian ditambahkan Finacoal dan enzol
pada batubara tersebut. Penambahan larutan tersebut berfungsi sebagai
penutup permukaan pori-pori batubara sehingga kadar air yang telah
teruapkan tidak akan masuk kembali. Hasil dari proses upgrading ini kadar
Inherent moisture turun dari 22,37 % menjadi 8,25 % untuk conto yang di
coating, dan 7,74 % untuk contoh tanpa coating. Kadar abu awal sebelum
upgrading 4,15 % dan setelah proses turun menjadi 4,06 % untuk conto
yang dicoating dan naik menjadi 4,33 % untuk conto tanpa coating. Kadar
zat terbang dari 40,62 % setelah di proses mengalami penurunan menjadi
39,26 % untuk conto yang dicoating, dan menjadi 40,40 % untuk conto
tanpa coating. Fixed contoh sebelum proses 32,86 % meningkat menjadi 48,
43 % untuk contoh yang dicoating dan 47,53% untk conto tanpa coating.
Nilai kalor 4750 kal/gr menjadi 5555,44 kal/gr untuk conto yang dicoating
dan 5409 kal/gr untuk conto tanpa coating. Proses coal drying efektif untuk
menurunkan kadar air, sehingga nilai kalori meningkat.
18
2. Datin Fatia Umar, dengan judul pengaruh proses upgrading
terhadap kualitas batubara bunyu, kalimantan timur. Dalam penelitian ini
proses upgrading yang paling baik untuk batubara Bunyu adalah proses SD.
Dengan proses tersebut, batubara Bunyu yang semula kadar air bawaannya
17,41% adb dapat diturunkan menjadi 1,81% atau terjadi tingkat penurunan
sebesar 89,60%. Sedangkan dengan proses UBC dan HWD kadar air masing-
masing menjadi 4,71 dan 3,43% adb atau tingkat penurunan 72,95 dan 80,30%.
Dengan turunnya kadar air, maka nilai kalor batubara tersebut meningkat dari
4.697 kal/g adb menjadi 5.752 kal/g dengan proses UBC, menjadi 6.261 kal/g
dengan proses HWD dan menjadi 6.500 kal/g dengan proses SD atau masing-
masing terjadi peningkatan sebesar 22,46, 33,30 dan 38,39%.
3. Danang Jaya,dkk, dengan judul Dewatering Batubara Jorong
Kalimantan Selatan Dengan Menggunakan Minyak Goreng Bekas Dan
Minyak Tanah. Dalam penelitian ini Proses slurry dewatering dilakukan
dengan mencampurkan batubara ukuran 35 mesh seberat 100 gr ke dalam
minyak goreng bekas dan minyak tanah pada perbandingan berat sebesar 1 :
1 : 1 , 1 : 1 : 0,5 ,dan 1 : 0,5 : 0,5. Campuran dipanaskan pada suhu 120ºC,
130ºC, 140ºC, 150ºC, dan 160ºC. Selanjutnya dilakukan pengadukan dengan
kecepatan putaran 500 rpm dengan waktu 1,5 jam. Hasil slurry yang didapat
dari proses tersebut dimasukan ke dalam centrifuge untuk memisahkan
cairan dengan padatannya. Kemudian setelah didapatkan hasil optimal
dilakukan percobaan kembali pada suhu 170ºC dan 180ºC. Hasil penelitian
yang paling optimum didapatkan pada perbandingan batubara, minyak
goreng bekas dan minyak tanah 1 : 1 : 1 dan suhu operasi 160oC. Hasil
19
analisa awal kadar air batubara sebesar 13,09 % dan nilai kalor sebesar
5554,36 kal/g . Dengan proses dewatering yang dilakukan pada penelitian
ini, diperoleh hasil analisis akhir kadar air batubara sebesar 0,61 % dengan
nilai kalor 7391,09 kal/gr. Data menunjukan penurunan kadar air batubara
Jorong, Kalimantan Selatan mecapai 95,34% dan kenaikan nilai kalori
sebesar 24,85%.
4. Swastanti Brotowati,Irwan Sofia, dengan judul Peningkatan
Kualitas Batubara Subbituminus Mallawa Menjadi Batubara Bituminus.
Dalam penelitian ini Hasil analisis kimia menunjukkan kadar air 2.64%,
kadar zat terbang 46.16%, kadar abu 15.26%, kadar karbon terikat 35.96%,
kadar sulfur 2.19% dan nilai kalor 5190 kkal/kgram. Dengan proses
desulfurisasi menggunakan larutan HCl 20% dan demineralisasi
menggunakan larutan NaOH 20%, dilanjutkan dengan proses karbonisasi
atau pembakaran pada suhu 400oC dalam tungku pembakaran dengan
sedikit udara . Hasilnya kadar air 1,66%, kadar zat terbang 13,35%, kadar
abu 6,78%, kadar karbon terikat 78,21%, kadar sulfur 0,43% dan nilai kalor
7097,24 kkal/kgram. Berdasarkan ASTM D338 dan SNI 13–6011-1999
batubara hasil penelitian termasuk dalam type atau rank low volatile
bittuminus type C.
5. Marinda Rahim, Nur wana Bz, dengan judul Proses peningkatan
nilai kalori batubara lignit Samarinda melalui penambahan Aditif Low Wax
Surlfur Residu dan perlakuan temperatur pada tekanan atmosfer, Penelitian
ini bertujuan untuk mengetahui temperature pemanasan dalam proses UBC
20
yang dilakukan pada tekanan atmosfer sehingga dapat meningkatkan nilai
kalor batubara lignit. Campuran kemudian dipanaskan didalam oven selama
satu jam dengan variasi temperature 100 ºC, 125ºC, 150ºC, 175ºC, 200 ºC.
Penelitian ini telah menunjukkan proses pemanasan pada temperatur 175ºC
menghasilkan nilai kalori tertinggi yaitu sebesar 52,4 % dengan karakteristik
batubara yang dihasilkan adalah nilai kalori 54,82 kal/g , kandungan air
3,138 %, abu 6,009 %, volatile matter 66,288 % dan fixed carbon 24,565%.
2.3 Kerangka Konseptual
Berdasarkan dari landasan teori maka dapat dibuat kerangka konseptual
sebagai berikut:
Proses
1. Menghitung perubahan total moisture dengan persamaan 2.1, 2.2, 2.3,
2. Menghitung perubahan nilai kadar abu dengan persamaan 2.4
3. Menghitung perubahan nilai fixed carbon dengan persamaan 2.6
4. Menghitung perubahan nilai kalori dengan persamaan 2.5
5. Pengaruh jarak optimal antar tatakan terhadap perubahan nilai kalori
batubara dengan regresi linear dibantu perangkat Microsoft excel
Input
Data Primer
1. Sampel batubara
2. Waktu pemanasan
3. Suhu pemanasan
4. Jarak optimal
Data Sekunder
1. Peta WIUP PT. Caritas Energi Indonesia
2. Peta Geologi
3. SOP pengambilan kalor, kadar abu, total moisture, fixed carbon
21
Gambar 2.7 Kerangka Konseptual
Out Put
1. Perubahan nilai total moisture, nilai kadar abu, nilai fixed carbon dan
nilai kalori
2. Menganalisa jarak optimal antar tatakan dari proses upgrading
7
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan penulis yaitu dengan menggunakan
metode eksperimental. Metode eksperimen adalah observasi dibawah kondisi
buatan, dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh seorang peneliti. Dengan
demikian penelitian eksperimental adalah penelitian dengan menggunakan
manipulasi terhadap objek penelitian serta adanya control (Zulnaidi, 2007).
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian
3.2.1 Tempat Penelitian
Pengambilan sampel akan dilakukan di PT. Caritas Energi Indonesia di
Desa Sungai Belati, Kab. Sarolangun sebagai kontraktor dan PT. Karya Bumi
Baratama adalah pemilik perusahaan. Dengan Lokasi wilayah seluas ± 16.730 Ha
dan sisa nya seluas ± 1.710 Ha terletak di Kabupaten Musi Rawas Provinsi
Sumatera Selatan dan Lokasi penelitian akan dilakukan di laboratorium Balai
Diklat Tambang Bawah Tanah (BDTBT) Sawahlunto dan di laboratorium
Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
3.2.2 Waktu Penelitian
penelitian pengujian nilai Kalori ,Ash, Total moisture, fixed carbon
dilakukan pada 16 Maret 2020 .
3.3 Variabel Penelitian
Variabel penelitian merupakan segala sesuatu yang akan menjadi obyek
pengamatan penelitian. Variabel bebas dari penelitian ini adalah komposisi
23
batubara dan coaldrying. Variabel terikat dari penelitian ini adalah nilai kalori,
nilai kadar abu, nilai kadar air dan fixer carbon. Dari variabel bebas dan variabel
terikat maka akan diperoleh penigkatan kalori batubara serta penurunan kadar air
bawaan.
3.4 Data dan Sumber Data
3.4.1 Data
Data yang dibutuhkan pada penelitian ini adalah:
1. Data Primer
a. Sampel batubara
b. Waktu pemanasan
c. Suhu pemanasan
d. Jarak optimal antar tatakan
2. Data Sekunder
a. Peta WIUP PT. Caritas Energi Indonesia
b. Peta Geologi
c. SOP pengambilan kalor, kadar abu, total moisture, fixed carbon
3.4.2 Sumber Data
Sumber data yang peneliti dapat kan yaitu dari perusahaan PT. Caritas
Energi Indonesia dan dari pengamatan dan pengujian di Laboratorium Sekolah
Tinggi teknologi Industri (STTIND) Padang dan Laboratorium Balai Diklat
Tambang Bawah Tanah (BDTBT) Sawahlunto, arsip-arsip, jurnal dan buku-buku
sebagai literatur.
24
3.5 Prosedur Penelitian
3.5.1 Alat dan Bahan
1. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Calorimeter
Calorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah
kalori yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
b. Moisture meusurement
Moisture meusurement adalah sebuah alat uji digital yang
berfungsi untuk mengukur kandungan kadar air atau tingkatan
kekeringan suatu bahan atau benda.
c. Circulating oven
Circulating oven adalah oven yang dirancang untuk aplikasi
dimana kipas atau aliran udara lainnya akan mengganggu proses
thermal,seperti pengolahan bahan ringan atau bubuk.
d. Neraca analitik
Neraca analitik adalah jenis neraca yang dirancang untuk
mengukur massa kecil dalam rentang sub-milligram.
e. Stopwatch
Stopwatch berfungsi sebagai pengukur untuk berapa lama waktu
pembakaran atau proses Upgrading.
25
f. Camera
Camera untuk dokumentasi pengambilan sampel, pembuatan alat,
proses Upgrading, dan pengujian sampel.
g. Coaldrying tipe zig-zag
Coaldrying tipe zig-zag adalah alat yang penulis rancang untuk
peningkatan nilai kalori, ada pun yang digunakan untuk proses
pembuatan alat sebagai berikut:
1. Komponen alat Coaldrying type zig-zag
a. Pipa besi hollow 2 mm
b. Plat baja tebal 1,9 mm
c. Thermometer
d. Kompor gas
e. Gas LPG
2. Design alat Coaldrying
Gambar 3.1 Tampak depan Gambar 3.2 Tampak samping
26
Gambar 3.3 Tampak belakang Gambar 3.4 Model Zig-zag
3. Bahan
a. Batubara lignit (Browncoal)
Batubara jenis ini banyak digunakan sebagai bahan bakar
pembangkit listrik tenaga uap. Namun karena jenis ini memiliki energi
konten rendah dan kandungan moisture yang tinggi, maka sangat tidak
efisien untuk ditransportasikan ke tempat yang jauh maka perlu di
lakukan proses Upgrading menggunakan alat Coaldrying sehingga
batubara yang berkalori rendah dapat dimanfaatkan dengan maksimal.
3.5.2 Langkah Pelaksanaan Penelitian
Langkah penelitian sebagian besar dilakukan di laboratorium Sekolah
Tinggi Teknologi industri (STTIND) Padang dan pengujian kalori di laboratorium
Balai Diklat Tambang Bawah Tanah Sawahlunto.
3.5.3 Teknik Pengumpulan Data
Dalam proses ini, peneliti mengambil sampel batubara muda dengan
kalori 4617 Kcal/kg kemudian diperkecil ukuran batubara menjadi 2-4 cm dan
setelah di perkecil dimasukan kedalam alat coaldrying. Pada proses ini peneliti
27
membuat tatakan dengan model zig-zag dan setiap tatakan di beri jarak 9,18 dan
27 cm agar setelah proses upgrading peneliti mengetahui perubahan di setiap
tatakan, dalam penelitian ini suhu dan waktu pembakaran di atur agar batubara
tidak terbakar, pada proses upgrading ini di bantu dengan gas.
3.5.4 Teknik Pengolahan Data
Teknik pengolahan data dan analisa yang dilakukan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Menghitung perubahan nilai kadar air yang terkandung didalam
upgrading batubara menentukan berapa nilai air yang terkandung dalam
upgrading batubara, dengan menggunakan persamaan 2.1, 2.2, 2.3 .
2. Menghitung perubahan nilai kadar abu yang terkandung dalam
upgrading batubara menentukan berapa nilai kadar abu yang terkandung
dalam upgrading batubara, dimana dapat dicari menggunakan persamaan
2.4
3. Menghitung nilai kalori yang terkandung dalam upgrading batubara
tersebut. Dimana dapat dicari menggunakan persamaan 2.5
4. Menghitung perubahan fixed carbon yang terkandung dalam proses
upgrading batubara. Untuk mencari nilai fixed carbon dapat
menggunakan persamaan 2.6.
28
3.6 Analisa Data
Analisa data dalam penelitian ini sebagai berikut :
1. Menghitung perubahan total moisture dengan persamaan 2.1, 2.2, 2.3,
2. Menghitung perubahan nilai kadar abu dengan persamaan 2.4
3. Menghitung perubahan nilai fixed carbon dengan persamaan 2.6
4. Menghitung perubahan nilai kalori dengan persamaan 2.5
5. Pengaruh jarak optimal antar tatakan terhadap peningkatan kalori
batubara dengan regresi linear dibantu perangkat Microsoft excel
Langkah-langkah yang dilakukan penulis dalam melakukan penelitian:
COALDRYING TYPE ZIG-ZAG UNTUK MENINGKATKAN KALORI
BATUBARA MUDA
Identifikasi Masalah
1. Batubara berkualitas rendah belum diminati sehingga sulit untuk
dipasarkan.
2. Batubara yang memiliki kadar air tinggi jika digunakan pada proses
pembakaran, air bawaan akan mengurangi nilai kalori batubara
sehingga jumlah batubara yang diperlukan akan lebih besar.
3. Perlu dilakukannya upaya peningkatan kalori batubara sehingga
batubara tersebut dapat bernilai ekonomis.
A
29
Data Primer
1. Sampel batubara
2. Waktu pemanasan
3. Suhu pemanasan
4. Jarak Optimal antar tatakan
Data Sekunder
1. Peta WIUP PT. Caritas Energi Indonesia
2. Peta Geologi
3. SOP pengambilan kalor, kadar abu, total moisture, fixed carbon
Tujuan
1. Menganalisa perubahan nilai Kalori ,Ash, Total moisture, fixed carbon
dari proses coaldrying.
2. Menganalisa jarak optimal antar tatakan pada proses coaldrying.
A
Pengumpulan Data
4. Saat ini di PT. Caritas Energi Indonesia Batubara berkalori 4617
Kcal/kg belum dimamfaatkan dengan baik sehingga barubara tersebut
hanya ditumpuk di stockpile.
30
Gambar 3.5 Kerangka Metodologi Penelitian
Teknik Pengolahan Data
1. Menghitung perubahan nilai kadar air yang terkandung didalam
Upgrading batubara menentukan berapa nilai air yang terkandung
dalam Upgrading batubara, dengan menggunakan persamaan 2.1, 2.2,
2.3 .
2. Menghitung perubahan nilai kadar abu yang terkandung dalam
Upgrading batubara menentukan berapa nilai kadar abu yang
terkandung dalam Upgrading batubara, dimana dapat dicari
menggunakan persamaan 2.4
3. Menghitung nilai kalor yang terkandung dalam Upgrading batubara
tersebut. Dimana dapat dicari menggunakan persamaan 2.5
4. Menghitung perubahan fixed carbon yang terkandung dalam proses
upgrading batubara. Untuk mencari nilai Fixed carbon dapat
menggunakan persamaan 2.6
Hasil
1. Penggunaan Coaldrying dapat meningkatkan kualitas batubara
2. Pengaruh jarak optimal antar tatakan terhadap perubahan kalori
Analisa Data
1. Menghitung perubahan total moisture dengan persamaan 2.1, 2.2, 2.3,
2. Menghitung perubahan nilai kadar abu dengan persamaan 2.4
3. Menghitung perubahan nilai fixed carbon dengan persamaan 2.6
4. Menghitung perubahan nilai kalori dengan persamaan 2.5
5. Pengaruh jarak optimal antar tatakan terhadap perubahan kalori batubara
dengan regresi linear dibantu perangkat Microsoft excel
B
31
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Pengumpulan Data
Berdasarkan latar belakang perumusan masalah yang telah dikemukakan
maka dilakukan pengumpulan data-data yang digunakan sebagai parameter untuk
perubahan kualitas batubara.
4.1.1 Sampel Batubara
Sampel batubara yang digunakan dalam penelitian ini brown coal dengan
nilai kalori 4617 Kcal/kg. Sampel batubara di ambil dari PT. Caritas Energi
Indonesia Sarolangun, Jambi. Pengambilan sampel ini masih memiliki cadangan
batubara berkalori rendah yang banyak, sehingga terjadi nya penumpukan
batubara di stockpile. Maka perlu dilakukan pemanfaatan batubara berkalori
rendah atau peningkatan kalori batubara sehingga batubara tersebut bisa
dimanfaatkan dengan baik dan menjadi nilai ekonomis.
Gambar 4.1. Sampel Batubara
32
Sampel batubara yang diambil dilapangan akan dipreparasi menggunakan martil
dengan ukuran sampel 2-3 cm. Berikut merupakan hasil preparasi sampel agar
dapat dimasukan ke dalam alat Coaldrying .
Gambar 4.2. Hasil Preparasi Batubara
4.1.2. Waktu Pemanasan Batubara
Setelah dilakukan preparasi selanjutnya batubara dimasukan ke dalam alat
Coaldrying untuk melihat perubahan batubara. Gambar dibawah merupakan alat
yang di gunakan untuk proses Upgrading Brown Coal dengan ukuran sampel 2-3
cm dengan waktu pemanasan + 1 jam.
Gambar 4.3. Waktu Pemanasan
33
4.1.3. Suhu Pemanasan
Dalam proses pemanasan batubara menggunakan alat Coaldrying dengan
suhu pemanasan 165 ̊C selama ± 1 jam. Gambar dibawah ini merupakan alat
Coaldrying :
Gambar 4.4. Alat dan Suhu Pemanasan Brown Coal
4.2. Pengolahan Data
4.2.1. Total Moisture (Air Total)
Nilai total moisture didapatkan dari hasil pengujian di Laboratorium Balai
Diklat Tambang Bawah Tanah. Pengujian sampel batubara dilakukan sebanyak 2
kali percobaan berdasarkan tatakan zig-zag didalam alat Coaldrying masing-
masing sampel diberi nama sebelum, bawah, tengah dan atas. Berikut grafik hasil
perubahan dari proses Upgrading.
Total Moisture(M) = 𝑀2−𝑀3
𝑀2−𝑀1 x 100%
34
a. Pengujian Sampel Sebelum
Berikut adalah pengujian total moisture sampel sebelum proses upgrading,
hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.1
Tabel 4.1 Pengujian Sampel Total Moisture Sebelum
No Kode Sampel Uji 1 Uji 2
1 Nomor Cawan 99 59
2 Berat Pan Kosong (M1) 23.9499 g 22.4207 g
3 Berat Pan + Sampel sebelum dikeringkan ( M2) 24.9503 g 23.4218 g
4 Berat Pan + Sampel setelah dikeringkan ( M3) 24. 7500 g 23.2185 g
5 Kadar = (M2-M3) / (M2-M1) x 100% 20.02 % 20.13 %
6 Rata-rata 20.165%
b. Pengujian Sampel Bawah
Berikut adalah pengujian total moisture sampel bawah setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.2
Tabel 4.2. Pengujian Sampel Total Moisture Bawah
No Kode Sampel Uji 1 Uji 2
1 Nomor Cawan 94 70
2 Berat Pan Kosong (M1) 24.4706 g 23.585 g
3 Berat Pan + Sampel sebelum dikeringkan ( M2) 25.4714 g 24.585 g
4 Berat Pan + Sampel setelah dikeringkan ( M3) 25. 395 g 24.508 g
5 Kadar = (M2-M3) / (M2-M1) x 100% 7.5939 % 7.7 %
6 Rata-rata 7.65 %
35
c. Pengujian Sampel Tengah
Berikut adalah pengujian total moisture sampel tengah setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel 4.3. Pengujian Sampel Total Moisture Tengah
No Kode Sampel Uji 1 Uji 2
1 Nomor Cawan 56 92
2 Berat Pan Kosong (M1) 25.957 g 25.9326 g
3 Berat Pan + Sampel sebelum dikeringkan ( M2) 26.959 g 26.9334 g
4 Berat Pan + Sampel setelah dikeringkan ( M3) 26.879 g 26.8574 g
5 Kadar = (M2-M3) / (M2-M1) x 100% 7.9872 % 7.5939 %
6 Rata-rata 7.79 %
d. Pengujian Sampel Atas
Berikut adalah pengujian total moisture sampel atas setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4. Pengujian Sampel Total Moisture Atas
No Kode Sampel Uji 1 Uji 2
1 Nomor Cawan 37 80
2 Berat Pan Kosong (M1) 23.808 g 23.0502 g
3 Berat Pan + Sampel sebelum dikeringkan ( M2) 24.809 g 24.0506 g
4 Berat Pan + Sampel setelah dikeringkan ( M3) 24.709 g 23.9493 g
5 Kadar = (M2-M3) / (M2-M1) x 100% 9.9910% 10.1259%
6 Rata-rata 10.06 %
36
Gambar 4.5 Perubahan Total Moisture
Gambar diatas menunjukkan hasil perubahan total moisture sesuai dengan tatakan
sampel didalam alat Upgrading. Dimana masing-masing sampel memiliki nilai
sebelum 20.16 %, bawah 7.65%, tengah 7.79% dan atas 10.06%.
4.2.2. Ash Content (Kandungan Abu)
Nilai Ash Content didapatkan dari hasil pengujian di Laboratorium Balai
Diklat Tambang Bawah Tanah. Pengujian sampel batubara dilakukan sebanyak 2
kali percobaan berdasarkan tata letak zig-zag didalam alat Coaldrying masing-
masing sampel diberi nama sebelum, bawah, tengah dan atas. Berikut grafik hasil
perubahan dari proses Upgrading.
Ash Content = ( 𝑀3−𝑀4)
(𝑀2−𝑀1) x 100%
Sebelum Bawah Tengah Atas
20.16
7.65 7.7910.06
0
9
18
27
Tota
l Mo
istu
re
Total Moisture Jarak
37
a. Pengujian Sampel Sebelum
Berikut adalah pengujian ash content sampel sebelum proses upgrading,
hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.5
Tabel 4.5. Pengujian Sampel Ash Content Sebelum
Kode Sampel Uji 1 Uji 2
Nomor Cawan 139 133
Berat Cawan + Tutup (M1) 11.0204 g 10.5863 g
Berat Cawan + Tutup + Conto (M2) 12.021 g 11.5863 g
Berat Cawan + tutup + Abu (M3) 11.1059 g 10.675 g
Berat Cawan + tutup - Abu (M4) 11.0208 g 10.5862 g
Kadar = (M3 - M4) / (M2 - M1) x 100% 8.8646 % 8.9 %
Rata-rata 8.8823 %
b. Pengujian Sampel Bawah
Berikut adalah pengujian ash content sampel bawah setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.6
Tabel 4.6. Pengujian Sampel Ash Content Bawah
Kode Sampel Uji 1 Uji 2
Nomor Cawan 116 138
Berat Cawan + Tutup (M1) 10.9199 g 10.874 g
Berat Cawan + Tutup + Conto (M2) 11.0211 g 11.8743 g
Berat Cawan + tutup + Abu (M3) 11.0117 g 10.9671 g
Berat Cawan + tutup - Abu (M4) 10.9198 g 10.874 g
Kadar = (M3 - M4) / (M2 - M1) x 100% 9. 2189 % 9. 3072 %
Rata-rata 9.263 %
38
c. Pengujian Sampel Tengah
Berikut adalah pengujian ash content sampel tengah setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.7
Tabel 4.7. Pengujian Sampel Ash Content Tengah
Kode Sampel Uji 1 Uji 2
Nomor Cawan 90 150
Berat Cawan + Tutup (M1) 10.9426 g 10.6405 g
Berat Cawan + Tutup + Conto (M2) 11.943 g 11.6413 g
Berat Cawan + tutup + Abu (M3) 11.0263 g 10.7235 g
Berat Cawan + tutup - Abu (M4) 10.9422 g 10.6406 g
Kadar = (M3 - M4) / (M2 - M1) x 100% 8.4066 % 8.2833 %
Rata-rata 8.3449 %
d. Pengujian Sampel Atas
Berikut adalah pengujian ash content sampel atas setelah proses
upgrading, hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.8
Tabel 4.8. Pengujian Sampel Ash Content Atas
Kode Sampel Uji 1 Uji 2
Nomor Cawan 86 117
Berat Cawan + Tutup (M1) 10.6537 g 11.1887 g
Berat Cawan + Tutup + Conto (M2) 11.6544 g 12.1894 g
Berat Cawan + tutup + Abu (M3) 10.7462 g 11.2811 g
Berat Cawan + tutup - Abu (M4) 10.6538 g 10.874 g
Kadar = (M3 - M4) / (M2 - M1) x 100% 9.2335 % 9.2635 %
Rata-rata 9.2494 %
39
Gambar. 4.6. Perubahan Ash Content
Gambar diatas menunjukkan hasil perubahan ash content sesuai dengan tatakan
sampel didalam alat Upgrading. Dimana masing-masing sampel memiliki nilai
sebelum 8.88 %, bawah 9.26%, tengah 8.34% dan atas 9.24%.
4.2.3. Calorific Value (Nilai Kalori)
Nilai Calorific Value didapatkan dari hasil pengujian di Laboratorium
Balai Diklat Tambang Bawah Tanah. Pengujian sampel batubara dilakukan
sebanyak 2 kali percobaan berdasarkan tata letak zig-zag didalam alat Coaldrying
masing-masing sampel diberi nama sebelum, bawah, tengah dan atas. Berikut
grafik hasil perubahan dari proses Upgrading.
Nilai Kalor = ( T2−𝑇1)
𝐴 - B
sebelum bawah tengah atas
0
9
18
27
8.88 9.26 8.34 9.24
jarak ash content
40
Tabel 4.9. Nilai Perubahan Kalori
Gambar 4.7. Perubahan Calorific Value
Gambar diatas menunjukkan hasil perubahan calorific value sesuai dengan
tatakan sampel didalam alat Upgrading. Dimana masing-masing sampel memiliki
nilai sebelum 4617 Kcal/kg, bawah 5406 Kcal/kg, tengah 5381 Kcal/kg dan atas
5297 Kcal/kg.
4.2.4. Fixed Carbon
Nilai Fixed Carbon didapatkan dari hasil pengujian di Laboratorium Balai
Diklat Tambang Bawah Tanah. Pengujian sampel batubara dilakukan sebanyak 2
kali percobaan berdasarkan tata letak zig-zag didalam alat Coaldrying masing-
Sebelum Bawah Tengah Atas
4617
5406 5381 5297
0 9 18 27
Tota
l Mo
istu
re
Calorific Value Jarak
Nama Sampel Nilai Kalori
Sebelum 4617 kcal/kg
Bawah 5406 kcal/kg
Tengah 5381 kcal/kg
Atas 5297 kcal/kg
41
masing sampel diberi nama sebelum, bawah, tengah dan atas. Berikut grafik hasil
perubahan dari proses Upgrading.
a. Pengujian Sampel Sebelum
Fixed Carbon = 100 - m - a - vm
= 100 – (20.16 – 8.88 – 40.30 ) %
= 100 – 69.34 %
= 30.66 %
b. Pengujian Sampel Bawah
Fixed Carbon = 100 - m - a - vm
= 100 – (7.65 – 9.26 – 40.88 )%
= 100 – 57.79%
= 42.21 %
c. Pengujian Sampel Tengah
Fixed Carbon = 100 - m - a - vm
= 100 – (7.79 – 8.34 – 40.66 )%
= 100 – 56.30%
= 43.21 %
d. Pengujian Sampel Atas
Fixed Carbon = 100 - m - a - vm
= 100 – (10.06 – 89.24 – 40.43 )%
= 100 – 59.73%
= 40.27 %
42
Gambar 4.8. Fixed Carbon
Gambar diatas menunjukkan hasil perubahan fixed carbon sesuai dengan tatakan
sampel didalam alat Upgrading. Dimana masing-masing sampel memiliki nilai
sebelum 30.66%, bawah 42.21%, tengah 43.21% dan atas 40.27%.
Sebelum Bawah Tengah Atas
30.66
42.21 43.2140.27
0
9
18
27
Fixe
d C
arb
on
Fixed Carbon Jarak
43
BAB V
ANALISA DATA
Dari hasil pengolahan data yang didapatkan analisa data dibuat sesuai
dengan pengolahan data atau hasil dari pengolahan data yang dibandingkan atau
analisis sesuai teori yang digunakan.
5.1 (Air Total) Total Moistrure
Pengujian total moisture dilakukan menggunakan alat moisture
meusurement. Pengujian ini dibutuhkan untuk mengetahui perubah Total
Moistrure di setiap sampel batubara tersebut. Dalam pengujian ini disiapkan 4
(Empat) sampel diantaranya sampel sebelum, sampel bawah, sampel tengah dan
sampel atas.
Gambar 5.1 Sampel Batubara Sebelum dilakukan Upgrading
44
Gambar 5.2 Sampel Batubara Bawah Sesudah dilakukan Upgrading
Gambar 5.3 Sampel Batubara Tengah Sesudah dilakukan Upgrading
Gambar 5.4 Sampel Batubara Atas Sesudah dilakukan Upgrading
Dari gambar diatas menunjuk kan perubahan fisik dari batubara sebelum
dilakukan upgrading dengan sesudah dilakukannya upgrading yaitu dari warna
coklat menjadi lebih hitam dan untuk teksturnya manjadi lebih keras. Maka
perubahan total moisture masing-masing sampel dapat dilihat pada gambar 4.5.
45
Pengujian sampel ini dilakukan di Laboratorium Balai Diklat Tambang
Bawah Tanah. Hasil perubahan total moisture nilai sampel sebelum 20.16 %,
bawah 7.65%, tengah 7.79% dan atas 10.06%.
Dari hasil analisa pengujian sampel dapat disimpulkan bahwa perubahan
nilai total moisture yang bagus terdapat pada sampel bawah.
5.2 Kandungan Abu (Ash Content)
Pengujian ash content dilakukan menggunakan alat Ash Analysis.
Pengujian ini dibutuhkan untuk mengetahui perubah ash content di setiap sampel
batubara tersebut. Dalam pengujian ini disiapkan 4 (Empat) sampel diantaranya
sampel sebelum, sampel bawah, sampel tengah dan sampel atas. Maka perubahan
ash content masing-masing sampel dapat dilihat pada gambar 4.6.
Hasil perubahan ash content nilai sampel sebelum 8.88 %, bawah 9.26%,
tengah 8.34% dan atas 9.24%.
Dari hasil analisa pengujian sampel dapat disimpulkan bahwa perubahan
nilai ash content yang bagus terdapat pada sampel tengah.
5.3 Nilai Kalor (Calorific Value)
Pengujian calorific Value dilakukan menggunakan alat calorimeter.
Pengujian ini dibutuhkan untuk mengetahui perubah calorific value di setiap
sampel batubara tersebut. Dalam pengujian ini disiapkan 4 (Empat) sampel
diantaranya sampel sebelum, sampel bawah, sampel tengah dan sampel atas.
Maka perubahan calorific value masing-masing sampel dapat dilihat pada gambar
4.7.
46
Hasil perubahan calorific value nilai sampel sebelum 4617 Kcal/kg, bawah
5406 Kcal/kg, tengah 5381 Kcal/kg dan atas 5297 Kcal/kg.
Dari hasil analisa pengujian sampel dapat disimpulkan bahwa perubahan
nilai calorific value yang bagus terdapat pada sampel bawah.
5.4 Fixed Carbon
Pengujian fixed carbon ini untuk mengetahui perubahan nilai fixed carbon
di setiap sampel batubara tersebut. Dalam pengujian ini disiapkan 4 (Empat)
sampel diantaranya sampel sebelum, sampel bawah, sampel tengah dan sampel
atas. Maka perubahan masing-masing sampel dapat dilihat pada gambar 4.8.
Hasil perubahan fixed carbon nilai sampel sebelum 30.66%, bawah 42.21%,
tengah 43.21% dan atas 40.27%.
Dari hasil analisa pengujian sampel dapat disimpulkan bahwa perubahan
nilai fixed carbon yang bagus terdapat pada sampel tengah.
5.5 Pengaruh Jarak Antar Tatakan
Pengaruh Jarak antar tatakan terhadap perubahan nilai kalori batubara
dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 5.5 Perubahan Nilai Kalori
Sebelum Bawah Tengah Atas
4617
5406 5381 5297
0 9 18 27
Nila
i Kal
ori
Nilai Kalori Jarak
47
Gambar diatas merupakan perubahan nilai kalori bedasarkan jarak antar
tatakan dengan waktu pembakaran batubara selama 1 jam dan suhu 165 ̊ C.
Perubahan kalori batubara dikarenakan adanya pengaruh dari pemanasan dan
jarak antara tatakan sehingga terjadi penurunan kadar air, kandungan abu,
kenaikan kalori dan fixed Carbon. bedasarkan hasil dari pengujian jarak antar
tatakan yang paling optimal yakni tatakan sampel bawah dengan jarak dari
sumber panas 9 cm. Dengan hasil pengujian menunjukan perubahan nilai kalori
sebelum dilakukan proses Upgrading 4617 Kcal/kg menjadi 5406 Kcal/kg.
48
48
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Berikut adalah kesimpulan dari hasil dan analisis pengolahan data :
1. Sebelum dilakukannya upgrading nilai total moisture , ash content, fixed
carbon dan kalori batubara yakni 20.16 %, 8.88%, 30.66% dan 4617 kcal/kg.
Setelah dilakukan pemanasan selama ± 1 jam dengan suhu 165ْ C maka hasil
dari perubahan nilai total moisture dari 20.16 % menjadi 7.65 %, ash content
dari 8.88 % menjadi 8.34 %, fixed carbon dari 30.66 % menjadi 43.21 %,
kalori dari 4617 Kcal/kg menjadi 5406 Kcal/kg.
2. bedasarkan hasil dari pengujian jarak antar tatakan yang paling optimal yakni
tatakan sampel bawah dengan jarak dari sumber panas 9 cm. Dengan hasil
pengujian menunjukan perubahan nilai kalori sebelum dilakukan proses
Upgrading 4617 Kcal/kg menjadi 5406 Kcal/kg.
6.2 Saran
Dari hasil pengujian dan juga penelitian terdapat beberapa poin saran agar
penelitian lebih dapat di pertimbangkan yaitu sebagai berikut :
1. Pengukuran suhu sebaiknya menggunkan alat yang lebih canggih dan lebih
terukur agar mengetahui nilai suhu optimal.
2. Pengujian sampel sebaiknya dilakukan beberapa variasi waktu sehingga dapat
diketahui suhu optimal dari proses pemanasan.
49
49
3. Sebaiknya dilakukan pembahasan mengenai jarak optimal dari proses
pemanasan antara tatakan.
7
DAFTAR PUSTAKA
Danang Jaya,dkk. 2017. Dewatering Batubara Jorong, Kalimantan Selatan
Dengan Menggunakan Minyak Goreng Bekas Dan Minyak Tanah.
Eksergi, 35-39.
Datin Fatia Umar. 2010. Pengaruh Upgreading Terhadap Kualitas Batubara
Bunyu. Seminar Rekayasa Kimia dan Proses , D-03-1 D-03-11.
Ihsan Ramdani, dkk. 2018. Upgrading Batubara Peringkat Rendah dengan
Menggunakan Teknologi Coal Drying dan Coating dengan Finacoal
dan Enzol. Prosiding Teknik Pertambangan, 398-404.
Marinda Rahim, Nur Wana. 2012. Proses Peningkatan Nilai kalori Batubara
Lignit Samarinda Melalui Penambangan Aditif Low Wex Sulfur
Residu dan Perlakuan Temperatur Pada Tekanan Atmosfer. Jurnal
Riset Teknologi Industri, 37-45.
Riko Ervil, dkk. 2018. Buku Panduan Penulisan dan Ujian Skripsi. Sekolah
Tinggi Teknologi Industri Padang.
Swastanti Brotowati,Irwan Sofia. 2018. Peningkatan Kualitas Batubara
Subbituminus Mallawa Menjadi Batubara Bituminus. Journal
INTEK. 34-38.