BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pencucian Batubara(4)

Pencucian batubara ialah suatu usaha untuk mengolah atau mencuci batubara kotor

(dirty coal) yang berasal dari tambang menjadi batubara bersih agar dapat memenuhi

persyaratan konsumen. Dimana batubara tersebut dipisahkan dari bahan yang tidak

dapat menyala atau terbakar seperti lempung yang tercampur pada waktu penambangan

Perlu tidaknya pencucian dan metode pencucian yang digunakan tergantung pada sifat

batubara itu sendiri dan maksud dari pemanfaatannya. Ada batubara yang cukup hanya

dipecahkan dan diayak, tetapi ada juga batubara yang perlu pengolahan secara komplek

untuk menghilangkan pengotornya.

Batubara merupakan salah satu sumber energi yang terbentuk dari bahan dasar tumbuh-

tumbuhan yang mengalami proses pembatubaraan (coalifikasi) dalam kurun waktu yang

lama. Selama proses pembentukan ini banyak mineral-mineral pengotor yang masuk

dalam lapisan batubara. Mineral pengotor ini bisa berasal dari tumbuhan pembentuk

batubara itu sendiri (inherent mineral matter), pengotor jenis ini terbentuk bersamaan

dengan terbentuknya batubara, dan extraneous mineral matter yaitu mineral pengotor

yang masuk dalam lapisan batubara melalui cleavage, cracks maupun material asing

yang tercampur dengan batubara saat proses pembongkaran dan pengambilan batubara.

Mineral-mineral pengotor diatas dapat menurunkan kualitas batubara karena mineral –

mineral pengotor tersebut merupakan bagian yang tidak habis terbakar dan membentuk

abu saat batubara terbakar, semakin besar kadar abu suatu batubara maka semakin kecil

kalor yang dihasilkan pada suatu pembakaran batubara. Oleh karena itu perlu ada proses

pengolahan batubara guna menghilangkan atau setidaknya mengurangi kadar mineral

pengotor ini. Salah satu proses pengolahan yang dapat dilakukan adalah pencucian

batubara, proses ini biasanya juga diikuti dengan proses pengecilan ukuran serta

penyeragaman ukuran maupun kualitas.

2.2 Washing Plant (4)

Pencucian batubara dilakukan dengan memanfaatkan perbedaan densitas relatif untuk

memisahkan batubara bersih dari shale yang berkadar abu tinggi, dan kadang – kadang

juga memisahkan middling. Adanya hubungan kuat antara densitas relatif dalam kalor,

dan sifat – sifat lainnya dapat ditentukan.

Densitas batubara bersih bervariasi tergantung pada keadaan batubaranya. Shale, yang

warnanya sangat abu – abu dan mengandung sedikit atau sama sekali tidak mengandung

karbon, mempunyai densitas sekitar 2,4 g/cm3. densitas middling biasanya antara 1,6

g/cm3 sampai 1,8 g/cm3.

Telah dipahami bahwa semua benda yang mempunyai densitas lebih kecil dari air

(kurang dari 1) akan terapung, sedangkan yang memiliki densitas lebih besar dari 1 akan

tenggelam di dalam air, tetapi apabila densitasnya sama dengan air maka benda tersebut

akan melayang. Prinsip dasar ini dipakai pada operasi pencucian batubara dimana

batubara diusahakan terapung di dalam suatu fluida dimana pengotornya diusahakan

tenggelam. Artinya densitas fluida yang dipakai harus terletak diantara densitas

batubara dan densitas pengotornya.

Yang dimaksud washing plant adalah unit pencucian batubara, dimana dirty coal

yang diambil dari tambang akan di masukkan ke washing plant untuk menghilangkan

mineral pengotor (mineral matter) dan pyritic sulfur dari batubara tanpa mengubah

sifat kimianya atau mengubah mineral matter nya agar didapat clean coal. Dirty coal

dari tambang sebelumnya diangkut ke stockpile terlebih dahulu. Kegiatan Pencucian

bisa dijalankan apabila telah tersedia dirty coal di stockpile dan alat loading maupun

haulingnya untuk mengangkut dirty coal dari stock pile ke hopper washing.

2.3 Macam macam metode yang umum digunakan untuk pencucian batubara, yaitu :

2.3.1. Pencucian Batubara dengan Metode Ayakan

Pencucian ini dilakukan pada waktu klasifikasi ukuran dengan ayakan goyang atau

ayakan getar. Air yang disemprotkan ke batubara diatas ayakan mencuci kotoran yang

menempel diatas permukaan butiran batubara. Pencucian macam ini hanya terjadi pada

batubara yang kasar (+0,5 mm). Kerugian pencucian jenis ini ialah cepat habisnya

ayakan itu sendiri akibat gaya abrasi butiran batubara

2.3.2. Pencucian Batubara dengan Metode Gravitasi

2.3.2.1. Jigging

Pencucian dengan jig dapat mengolah batubara dengan berbagai ukuran butir. Unit

operasinya terdiri dari tangki penuh dengan air dimana batubara mengalir melewati

ayakan yang diatasnya diletakkan batu koral dengan berat jenis dan ukuran tertentu.

Pada tanki dipasang suatu pompa bolak-balik yang menghasilkan gerakan air naik-turun

lewat bolongan ayakan tadi. Aliran ini menyebabkan lapisan batu koral (media atau

bed) tertutup dan terbuka. Karena adanya perbedaan berat jenis, pada waktu batubara

dan kotorannya mengendap terjadi dua lapisan endapan dimana lapisan kotoran ada

dibawahnya, pada waktu bed terbuka butiran kotoran menerobos lapisan bed dan ayakan

yang kemudian ditampung didasar tangki. Sedangkan butiran batubara tidak sempat

menerobos karena disamping berat jenisnya yang lebih kecil lapisan bednya juga

terlanjur tertutup.

2.3.2.2. Pencucian dengan Media Berat (Heavy Medium Separation)

Prinsip kerja pemisahan dengan media berat (HMS) hampir sama dengan jigging hanya

saja pada cara ini air diganti dengan media berat (air dan material) yang berat jenisnya ≥

1. Maksud dari penambahan berat jenis ini ialah untuk memperbesar daya pemisahan.

Media berat dibuat dengan cara mencampurkan material halus dengan air sehingga

terjadi suspensi.

2.3.2.3. Pemisahan dengan Talang Atau Parit ( Launder )

Batubara kotor dengan air mengalir sepanjang talang/parit yang dibuat sedikit miring.

Kotoran yang lebih berat daripada batubara akan mengendap lebih dahulu didasar

talang, sedangkan batubara akan hanyut terbawa air pencuciannya. Kemudian kotoran

itu dikeluarkan melalui lubang khusus didasar talangan tersebut. Batubaranya terus

mengalir sampai ujung talangan dan keluar melalui bibir talang (wier)

2.3.2.4. Pemisahan dengan Meja Goyang

Alat ini digunakan untuk membersihkan batubara yang lebih halus. Alatnya berupa meja

empat persegi panjang yang dipasang dengan kemiringan tertentu. Diatas meja dipasang

riffle yaitu suatu pelat kayu dengan lebar dan panjang tertentu. Meja ini digerakkan

secara eksentrik sehingga didapatkan gerakan bolak-balik yang menghasilkan efek

pemisahan.

2.3.2.5. Pemisahan Secara Spiral

Seperti halnya meja goyang pemisahan dengan aliran spiral dilakukan dalam selapis air

atau flowing film. Cara kerjanya ialah batubara bersama kotorannya hanyut pada

talangan yang berbentuk spiral sehingga menimbulkan gaya sentrifugal. Hal ini

menyebabkan material yang ringan dan kasar akan terlempar ke arah luar dan yang

berat terlempar ke arah dalam. Kotoran yang lebih berat hanyut dibagian dalam dan

kemudian terperangkap pada lubang pembuangannya. Sedangkan batubara terus

dihanyutkan sampai di bagian bawah spiral dan keluar di keluaran konsentrat.

2.3.3. Pencucian Batubara dengan Metode Flotasi

Jenis pencucian ini biasanya digunakan untuk merecovery batubara dengan ukuran

halus (-0,5 mm). Metode ini didasarkan atas sifat permukaan butiran batubara yang pada

umumnya tidak suka air atau hidrophobik sedangkan mineral pengotor suka air atau

hidrophilik. Memanfaatkan sifat itulah maka diberikan semacam zat kimia yang disebut

kolektor yang berfungsi menyelimuti permukaan batubara dengan gelembung udara

sehingga batubara yang pada dasarnya telah hidrophobik menjadi lebih tidak suka lagi

terhadap air dan lebih cenderung menyukai udara .

2.3.4. Pencucian batubara dengan metode Aglomerasi

Aglomerasi adalah proses baru yang prinsipnya tidak begitu berbeda dengan flotasi,

hanya saja peranan gelembung udara digantikan dengan butir-butir minyak dalam air.

Butir-butir minyak ini menangkap butiran batubara dengan bantuan agitasi yang intensif

atau dengan memproduksi butiran minyak yang banyak .

2.4 Proses Sampling, Preparasi Dan Analisis (12)

2.4.1 Sampling

Sampling adalah pengambilan sebagian kecil material dari suatu material yang besar,

sedemikian rupa sehingga mewakili (representatif) kualitas keseluruhan material yang

besar tersebut,

2.4.1.1. Metode Sampling

Berdasarkan kondisi dan tempat pengambilan, cara sampling dan dibagi ke dalam

beberapa jenis, yaitu :

a. In Situ Sampling adalah sistim pengambilan sample yang dilakukan pada suatu

material yang belum diganggu (kondisi masih asli). In situ sampling terdiri dari 3

(tiga)macam yaitu :

₋ Channel Sampling, dimana pengambilan sample biasanya dilakukan pada

singkapan batubara (out crop ) dan face dari lapisan batubara yang sudah

terbuka di lokasi tambang ( coal exposed )

₋ Core sampling adalah pengambilan sample dari lubang bor

₋ Cutting sampling , sistem ini diterapkan pada pengambilan sample dari lobang

bor. Prinsip dari pemboran ini adalah melakukan pemboran yang tidak

melakukan coring. Sample yang diambil adalah hancuran material oleh mata

bor yang disebut dengan cutting.

b. Bulk / Rom Of Mine Sampling

Berdasarkan cara pengambilan sample pada material curah (bulk material atau

Run Of mine dapat dibedakan atas manual sampling dan mechanical sampling.

₋ Manual sampling adalah cara pengambilan sample dengan menggunakan alat

yang dipegang langsung dengan tangan.berdasarkan alat yang digunakan

manual sampling terdiri dari : sampling from stopped belt, sampling from

falling stream, sampling from moving belt, sampling from stockpile, sampling

from Grab and bucket, sampling from railway wagon and truck, dan ,

sampling from flat bottom vessel.

₋ Mechanical sampling, sistim ini dikembangkan untuk mengatasi kesulitan

pengambilan sample yang tidak mungkin dilakukan secara manual yang

dikarenakan besarnya produksi.

2.4.1.2. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam mencapai keakuratan dalam

pengambilan .

Pengambilan sample yang baik dan benar sangat mempengaruhi produksi, baik dalam

hal arah kemajuan tambang maupun dalam proses selanjutnya .

a. Mass of increment (g) ditentukan dengan rumus :

g = 0,06 x Top Size ………………………………….…………….…………...(2.1)

b. Number Of Increment ditentukan dengan rumus :

….………………………………………………….…..(2.2)

Keterangan :

K : Konstanta (tergantung jenis sample batubara )

M : Consignment

c. Mass of sample adalah sejumlah sample yang diambil dan dapat mewakili

keseluruhan material (consignment). Jumlah ini disebut juga gross sample. Untuk

menghitung jumlah gross sample digunakan rumus :

Gross sample = Size of Incement x Number of increment ……..…………....(2.3)

d. Time Interval of taking sample

….…………………..………………......(2.4)

2.4.2 Preparasi

Sample preparation (preparasi sampel) bertujuan untuk menyediakan suatu sample yang

jumlahnya sedikit yang mewakili sample asal. Sehingga menghasilkan contoh secara

sistematis untuk keperluan analisa.

Sample preparation ini terdiri dari beberapa tahap yaitu :

1. Mixing / pencampuran

2. Air drying

3. Crushing / penghancuran

4. Division / pembagian

5. Milling / pembubukan

6. Penyimpanan sample

2.4.3 Analisis Kualitas Batubara

Ada beberapa parameter kualitas yang terkandung dalam batubara dan sangat

mempengaruhi pemanfaatannya, antara lain :

2.4.3.1. Total Moisture / kandungan air ( TM )

Total Moisture ( TM ) adalah semua moisture yang terdapat dalam batubara, yang tidak

terikat secara kimia dalam substansi batubara atau kandungan mineralnya

(Muchjidin,2006 ), Total moisture terdiri dari:

a. Air dried losses ( ADL): adalah kandungan air jika dipanaskan pada tempratur 100 C

diatas ambient temperatur akan menguap

b. Residual Moisture ( RM ) : adalah kandungan moisture pada batubara setelah

mencapai keseimbangan dengan suhu laboratorium.

Nilai Total Moisture ini didapatkan dari rumus dibawah ini :

……..……………...………………..(2.5)

Dimana nilai ADL didapatkan dari rumus dibawah ini :

A ……….………...........................……………..(2.6)

Keterangan :

M1 : Berat tray kosong

M2 : Berat Tray dan sample

M3 : Berat konstan Tray + sample setelah di oven selama ± 6 jam.

Sedangkan RM diperoleh dengan rumus

% RM ar ………..…………………………………..………(2.7)

Keterangan ;

M1 = Massa cawan + penutup

M2 = Massa cawan + penutup + sample

M3 = Massa cawan + penutup + sample setelah pengeringan

2.4.3.2. Total Sulfur / kandungan belerang (TS)

Total Sulfur adalah kandungan belerang yang terdapat pada batubara. Sulfur didalam

batubara terdiri dari dua jenis sulfur), yaitu :

a. Sulfur organik adalah sulfur dalam batubara yang terbentuk seiring dengan

pembentukan batubara dan berasal dari tumbuh-tumbuhan pembentuk batubara

tersebut

b. sulfur anorganik adalah sulfur yang berasal dari lingkungan dimana batubara

tersebut terbentuk, atau dari mineral yang berada disekeliling batubara atau bahkan

yang berasal dari dalam seam batubara yang berbentuk spliting, parting, band dan

lain-lain. Sulfur anorganik terbagi menjadi dua jenis yaitu piritic sulfur dan sulfat

sulfur.

2.4.3.3. Calorific Value / Kandungan kalori ( CV )

Calorific Value yaitu besarnya panas yang dihasilkan pada saat proses pembakaran

batubara yang dibakar dengan oxygen, nitrogen dan oksida nitrogen, carbondioksida,

sulfurdioksida, uap air dan abu padat .

2.4.3.4. Proximate Analysis (3)

Proximate Analysis terbagi menjadi 4 (empat) bagian Yaitu :

a. Moisture

Moisture di dalam batubara dapat dibagi menjadai dua bagian yaitu Inherent moisture

dan extraneous moisture.

1. Inherent moisture adalah moisture yang terkandung dalam batubara dan tidak dapat

menguap atau hilang dengan pengeringan udara atau air drying pada ambien

temperature walaupun batubara tersebut telah dimilling ke ukuran 200 mikron.

Inherent moisture ini hampir menyatu dengan struktur molekul batubara karena

berada pada kapiler yang sangat kecil dalam partikel batubara.Dan moisture ini baru

bisa dhilangkan dari batubara pada pemanasan lebih dari 100 derajat Celsius.

2. Extraneous moisture adalah moisture yang berasal dari luar dan menempel atau

teradsorpsi di permukaan batubara atau masuk dan tergabung dalam retakan-retakan

atau lubang-lubang kecil batubara. Sumber extraneous moisture ini misalnya ; air

dari genangan, air hujan, dan lain-lain. Moisture ini dapat dihilangkan atau diuapkan

dengan cara air drying atau pemanasan di oven pada ambien temperature.

b. Ash Content

Sebenarnya batubara tidak mengandung ash melainkan mengandung mineral matter.

Ash adalah istilah parameter dimana setelah batubara dibakar dengan sempurna,

material yang tersisa dan tidak terbakar adalah ash atau abu sebagai sisa pembakaran.

Jadi ash atau abu merupakan istilah umum sebagai sisa pembakaran, .

c. Volatile matter

volatile matter yang terkandung dalam batubara ini biasanya gas hidrokarbon terutama

gas methane. di laboratorium sendiri penentuannya dengan cara memanaskan sejumlah

batubara pada temperature 900 derajat Celsius dengan tanpa udara. Volatile matter

keluar seperti jelaga karena tidak ada oksigen yang membakarnya,

d. Fixed Carbon

Fixed carbon merupakan sisa dari hasil pemanasan batubara setelah seluruh zat

terbangnya habis keluar. Fixed Carbon dapat terbakar dalam bentuk padat dan biasanya

teroksidasi sempurna menjadi gas CO2. Nilai Fixed Carbon diperoleh dari pengurangan

nilai - nilai sebelumnya seperti nilai Inherent moisture, Ash Content, dan Volatile

matter.

2.4.3.5. Ultimate Analysis

Analisis ultimat didefinisikan sebagai analisis batubara yang dinyatakan dalam

kandungan unsure karbon, hydrogen, nitrogen, sulfur dan oksigen. Jadi, penjumlahan

karbon, hydrogen, nitrogen, sulfur dan oksigen sama dengan 100%. Tiap unsur

ditentukan dalam sampel analitik dan hasil penentuan dinyatakan dalam basis kering,

bebas mineral matter (dmmf),.

2.4.3.6. Hardgrove Grindability Index (HGI)

Hardgrove Grindability Index (HGI) merupakan petunjuk mengenai mudah sukarnya

batubara untuk digerus,( Sukandarumidi,1994). harga Hardgrove Grindability Index

(HGI) diperoleh dengan menggunakan rumus :

HGI = 13,6 + 6,93 W ….………………..……………………..……(2.8)

W adalah berat dalam gram dari batubara lembut berukuran 200 Mesh. Semakin tinggi

nilai HGI maka semakin lunak batubara yang berarti semakin mudah batubara tersebut

untuk dihancurkan.

2.5 Pengujian dua sampel berpasangan (Paired Sample T Test )(5)

Uji ini digunakan untuk menguji parameter populasi yang berbentuk perbandingan

melalui ukuran sampel yang juga berbentuk perbandingan dan berkorelasi. Yang

bertujuan untuk membandingkan apakah kedua data (variabel) tersebut sama atau

berbeda.. Hal ini juga dapat berarti menguji kemampuan generalisasi (signifikansi hasil

penelitian) yang berupa perbandingan keadaan variabel dari dua rata-rata sampel.

apabila terdapat perbedaan yang signifikan berarti pengaruh yang terjadi dapat berlaku

untuk populasi atau dapat digeneralisasikan. adapun langkah – langkah pengujian

adalah sebagai berikut:

1. Menentukan tingkat signifikansi

Pengujian menggunakan uji dua sisi dengan tingkat signifikansi a = 5% (uji

dilakukan 2 sisi karena untuk mengetahui ada atau tidaknya hubungan yang

signifikan, jika 1 sisi digunakan untuk mengetahui hubungan lebih kecil atau

lebih besar). Signifikansi 5% atau 0,05 adalah ukuran standar yang sering

digunakan.

2. Menentukan t hitung

………………………..…..…….…(2.9)

Keterangan :

= Rata-Rata sampel 1

= Rata – rata sampel 2

= Simpangan baku sampel 1

= Simpangan baku sampel 2

= Varians Sampel 1

= Varians Sampel 2

r = Korelasi antara dua sampel

n = Jumlah data

Dimana, Untuk menghitung simpangan baku dan varians sampel menggunakan persamaan berikut ini :

..……………………………(2.10)

………………………..…….…(2.11)

3. Menentukan hipotesis

Ho : Tidak ada perbedaan yang signifikan antara rata-rata nilai variabel independen

(X) dan rata-rata nilai variabel dependen (Y).

Ha : Ada perbedaan yang signifikan antara rata-rata nilai variabel independen (X)

dan rata-rata nilai variabel dependen (Y).

4. Menentukan t tabel

Tabel distribusi T dicari pada a = 5% : 2 = 2,5 % (uji 2 sisi) dengan derajat

kebebasan(df) menggunakan persamaan :

df = n – 1 ...……………………………………………………..(2.12)

untuk nilai t tabel dapat dilihat pada lampiran 9.

5. Kriteria pengujian

Kaidah Pengujian Signifikasi adalah :

Ho diterima Jika – t tabel ≤ t hitung ≤ t tabel,

Ho ditolak Jika - t hitung < - t tabel, atau t hitung > t tabel

Tujuan digunakannya Paired Sample T Test pada penelitian ini adalah untuk

mengetahui ada tidaknya perbedaan yang signifikan antara nilai kualitas batubara

umpan (X) dengan nilai kualitas Batubara hasil (Y). Jika hasil ada perbedaan kemudian

dilihat rata-rata mana yang lebih tinggi dengan melihat nilai t hitung. Apabila t hitung

positif berarti rata-rata kualitas batubara sebelum dicuci lebih tinggi daripada sesudah

dicuci, dan sebaliknya t hitung negatif berarti rata-rata kualitas batubara sebelum dicuci

lebih rendah daripada sesudah dicuci,

2.6 Analisis Regresi Linier sederhana(6)(8)

Analisis regresi linier sederhana adalah hubungan secara linier antara satu variabel

independen (X) dengan variabel dependen (Y). analisis ini untuk mengetahui arah

hubungan antara variabel independen dengan variabel dependen apakah positif atau

negative dan untuk memprediksi nilai dari variabel dependen apabila nilai variable

independen mengalami kenaikan atau penurunan

persamaan garis linier yaitu :

y = a + bx …….….……………..………………..………..………...(2.13)

Keterangan :

y = subjek dalam variabel dependen yang diprediksikan

a = harga y bila x = 0 (harga konstan)

b = angka arah atau koefisien regresi, yang menunjukkan angka peningkatan

ataupun penurunan variabel dependen yand didasarkan pada variabel

independen. Bila b (+) maka naik dan bila (-) maka terjadi penurunan.

x = subjek pada variabel independen yang mempunyai nilai tertentu

Dimana : ……………………....……….…….….…(2.14)

…………………………………….………(2.15)

Tujuan digunakannya analisis regresi linier sederhana pada penelitian ini adalah untuk

mengetahui arah Hubungan antara nilai kualitas batubara umpan (X) dengan nilai

kualitas Batubara hasil (Y), dan untuk memprediksi nilai dari kualitas Batubara hasil

(Y) apabila kualitas Batubara hasil (Y) mengalami kenaikan atau penurunan.

2.7 Analisis Korelasi sederhana(8)

Analisis korelasi sederhana digunakan untuk mengetahui keeratan hubungan antara dua

variabel dan untuk mengetahui arah hubungan yang terjadi. Koefisien korelasi (r)

sederhana menunjukkan seberapa besar hubungan yang terjadi antar dua variabel.

Dimana nilai r dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut ini :

Untuk dapat memberikan penafsiran terhadap koefisien korelasi yang ditemukan

tersebut besar dan kecil, maka dapat berpedoman pada ketentuan yang tertera pada tabel

2.1 .

Tabel 2.1 pedoman untuk memberikan interprestasi terhadap koefisien korelasi

Interval Koefisien Tingkat hubungan

0,00 – 0,199 Sangat Rendah

0,20 – 0,399 Rendah

0,40 – 0,599 Sedang

0,60 – 0,799 Kuat

0,80 – 1,000 Sangat Kuat

r …………………………..…….…(2.16)

Tujuan digunakannya analisis korelasi sederhana pada penelitian ini adalah untuk

mengetahui keeratan hubungan antara antara nilai kualitas batubara umpan (X) dengan

nilai kualitas Batubara hasil (Y).

2.8 Material Balance

Material Balance adalah suatu neraca kesetimbangan pada pengolahan bahan galian,

dimana jumlah partikel umpan ( feed ) yang masuk dalam alat pengolahan jumlahnya

akan sama dengan jumlah material yang keluar ( Product dan Tailing) ( Diktat Kuliah

pengolahan bahan galian, 2006).

Adapun rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

Keterangan :FEED : Batubara Umpan ( TON )PRODUCT : Batubara Tercuci ( TON )TAILING : Batubara Kotor ( TON )