Makalah

PEMANFAATAN

ABU BATU BARA

MENJADI NILAI EKONOMISKETUA

: GHIFARI ALI

NIS : 11121075

ANGGOTA: HAFID AKBAR ARIANDA

NIS : 111210

WANDA ASPRIANA SURATMAN

NIS : 11121031

KELAS XII IPA 4

SMA NEGERI 1 KARAWANG

ABSTRAK

Pemanfaatan energi alternatif batubara kini telah banyak digunakan oleh kalangan industri. Entah itu kalangan industri besar maupun kecil. Penggunaan secara terus menerus menyebabkan limbah bekas pembakaran tersebut dibuang begitu tanpa melihat daerah sekitarnya. Pembuangan tersebut kini telah dialihfungsikan menjadi suatu bahan yang berguna.

Batubara adalah batuan sedimen yang mudah terbakar, terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam variasi tingkat pengawetan, diikat oleh proses kompaksi dan terkubur dalam cekungan-cekungan pada kedalaman yang bervariasi, dari dangkal sampai dalam. Batuan ini memiliki kandungan yang hampir mirip dengan minyak bumi dan limbah hasil pembakarannya dapat berguna bagi bahan konstruksi bangunan.

Pengembangan batu bata yang terbuat dari abu bekas pembakaran batubara sedang ditingkatkan. Mengingat telah ditemukan cara penanganan yang tepat terhadap limbah tersebut dan dapat bernilai ekonomis.

Pembakaran abu batubara melewati 3 sistem. Sistem-sistem ini memungkinkan abu pembakaran batubara dapat seminimal mungkin agar penggunaan batubara lebih efisien. Abu batubara bekas pembakaran ini telah diteliti dan mengandung bahan-bahan yang tepat dan dinilai baik untuk bahan kosntruksi bangunan. KATA PENGANTAR

Puji syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmatnya kami dapat menyelesaikan makalah ini. Tanpa mengungkiri nikmat tersebut, kami mengucapkan pula terima kasih atas dukungan orangtua, teman dan semua pihak yang membantu kami menyelesaikan dalam penyusunan makalah ini. Tidak lupa kami ungkapkan apresiasi tertinggi kepada guru Pembimbing dan selaku guru bahasa Indonesia, Ucu Jamaludin, S.Pd. Sebab dengan arahan dan bimbingannya kami sanggup menyelesaikan makalah tentang Pemanfaatan Abu Hasil Pembakaran Batu Bara Sebagai Campuran Bahan Konstruksi Bangunan ini dengan baik.

Penyusunan makalah Pemanfaatan Abu Hasil Pembakaran Batu Bara Sebagai Campuran Bahan Konstruksi Bangunan ditujukan pada semua khalayak, membuka pandangan kita semua tentang sebuah potensi energi substitusi minyak bumi dalam penggunaannya dalam dunia perindustrian. Banyak yang menganggap batu bara merupakan merupakan komoditas pertambangan yang tidak minim limbah namun besar profitnya. Diluar dari paradigma tersebut, batu bara ternyata jika diefisiensikan dengan optimal seperti yang akan dibahas dalam makalah ini, batu bara memiliki banyak sekali manfaat, dengan cara pengefisiensian yang sederhana. Bahkan residunya pun dapat dimanfaatkan.

Besar angan kami supaya makalah ini dapat diterima oleh para pembaca. Sehingga dapat dimanfaatkan sebagaimana mestinya dan menambah pembedaharaan pengetahuan kita semua tentang peningkatan efisiensi batu bara. Tidak dapat kami pungkiri masih ada sedikit atau banyak kekurangan yang terdapat dalam makalah ini. Karena manusia merupakan homo sosialis, yang tidak dapat berdiri sendiri dalam segala halnya besar harapan kami supaya pembaca memberi kritik ataupun saran untuk menjadi standar perbaikan dan peningkatan yang kami lakukan selanjutnya.

Terimakasih,Karawang,16 November 2013BAB IA. PENDAHULUANBeberapa tahun belakangan ini banyak industri yang beralih untuk menggunakan bahan bakar pada pembangkit listriknya dari bahan bakar minyak ke bahan bakar batu bara. Pemanfaatan batu bara sebagai sumber energi alternatif BBM (Bahan Bakar Minyak) perlu dilakukan, mengingat Indonesia memiliki cadangan sumber batu bara yang cukup banyak, yaitu sekitar lebih dari 105,7 milyar ton, sementara cadangan dan produksi minyak bumi nasional dari tahun ke tahun cenderung menurun. Selain harganya yang lebih hemat dan lebih efisiensi terhadap sumber daya pengganti, keberadaan batu bara sendiri ini cukup melimpah di Indonesia.

Selain tersebar merata di seluruh dunia, batu bara merupakan bahan yang siap dieksploitasi secara ekonomis karena terdapat dalam jumlah yang banyak, terutama di Indonesia, sehingga menjadi bahan bakar yang paling lama dapat menyokong kebutuhan energi dunia. Secara umum batu bara digunakan untuk tujuan: pembakaran, memasak, hydrogenation maupun pyrolysis. Batu bara telah digunakan dalam jangka waktu yang lama sebagai penghasil tenaga, meskipun usaha-usaha yang lebih besar telah dilakukan untuk memperoleh produk-produk kimia maupun bahan bakar cair berbahan. Bagi sebagian orang mungkin batu bara kurang menarik dikarenakan penggunaannya lebih sulit dan pengolahan sisa limbahnya pun sulit juga. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, peneliti tidak akan membahas tentang semua hal yang ditemukan, tetapi peneliti hanya membatasi tiga masalah saja. Masalah pertama adalah masalah yang berhubungan dengan tingkat keefektivitasan abu batubara, untuk bahan konstruksi bangunan. Masalah kedua adalah berhubungan dengan tingkat kualitas abu batubara terhadap bahan konstruksi bangunan, sedangkan masalah yang ketiga adalah masalah yang berkaitan dengan nilai keekonomisan abu batubara.

Yang dimaksud dengan tingkat keefektivitasan abu batubara disini adalah, bagaimana suatu abu batubara terbentuk dari hasil pemrosesan pengolahan abu batubara. Dari hasil pembakaran tersebut dapat dilihat bagaimana abu batubara yang baik untuk konstruksi bangunan. Dari hasil itu abu batubara yang baik untuk konstruksi dapat dilihat dengan kandungan dari abu batubara tersebut.

Yang dimaksud dengan kualitas abu batubara disini adalah, segala kandungan yang terdapat di dalam abu batubara. Kefektifivitasan abu batubara ini dinilai dari kandungan terhadap hasil pembakaran sebelumnya. Beberapa abu batubara dapat dinilai baik ketika dianggap cukup efisien kandungan yang terdapat didalamnya terhadap konstruksi bangunan.

Abu batubara tentunya tidak akan dianggap lagi sebagai limbah yang merugikan bila ditemukan cara untuk menanganinya. Sebuah limbah yang sebelumnya dianggap merugikan kini telah bernilai ekonomis. Tentunya hal ini dapat mengubah pandangan masyarakat yang sebelumnya menganggap abu batubara merupakan limbah yang merusak dan tak bernilai apa-apa.

B. RUMUSAN MASALAHMasalah yang akan di bahas dalam makalah ini, diantaranya :1) Bagaimana tingkat efektivitas dan efisiensi berdasarkan proses pembentukan Abu Batu Bara terhadap penggunaannya sebagai bahan konstruksi bangunan?

2) Bagaimana tingkat kualitas terhadap hasil pemanfaatan abu batu bara sebagai bahan konstruksi bangunan tersebut?

3) Bagaimana nilai ekonomis terhadap hasil pemanfaatan abu batu bara sebagai bahan konstruksi bangunan tersebut?C. TUJUANTujuan dari karya tulis ilmiah ini adalah :1. Mendeskripsikan proses terbentuknya abu batu bara.

2. Mendeskpripsikan struktrur dan kandungan yang terdapat dalam limbah abu batu bara sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan konstruksi bangunan.

3. Mendeskripsikan manfaat abu batu bara sebagai bahan konstruksi bangunan tertentu sehingga menambah nilai ekonomisnya.D. Landasan Teori1. Bidang Geologi

- Kemudahan 2. Bidang Pembangunan

- Kualitas Abu Batu Bara Terhadap Bahan Konstruksi Bangunan

- Kandungan Abu Batu Bara Terhadap Bahan Konstruksi Bangunan3. Bidang Ekonomi- Nilai Keekonomisan dari Pengembangan Abu Batu Bara yang Dijadikan Bahan Konstruksi Bangunan4. Hipotesis

Kurangnya pengetahuan tentang pemanfaatan residu dari pembakaran batu bara menyebabkan kita tidak mengatahui potensi sebenarnya yang dihasilkan dari residu tersebut sehingga menganggap batu bara merupakan bahan bakar yang sangat merugikan akibat residunya. Paradigma yang berkembang dimasyarakat bahwa sumber daya batu batu bara akan lebih cepat habis dibandingkan dengan sumber daya minyak. 5. Metode PenelitianMetode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian non-lapang, yaitu menggunakan metode kajian teoritis, yakni penggunaan data sekunder yang dikaji dengan teori-teori yang relevan dan bersangkutan dengan permasalahan tersebut.BAB IIA. Kajian Teori1. Materi

a. Pengertian Batu BaraApakah yang dimaksud batu bara? Sampai akhir tahun 1950-an, di Pulau Jawa masih dijumpai kereta lokomotif yang menggunakan bahan bakar batu bara. Sampai tahun 1957-an, pemanfaatan batu bara di Indonesia baru sebagian saja dan kebanyakan akan diberhentikan beroperasi.Kemudian tahun 1976 muncul Surat Perintah Presiden Republik Indonesia yang memerintahkan kepada Menteri Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik (PUTL) agar pemanfaatan batu bara dikembangkan lagi terutama sebagai bahan bakar pembangkit PLTU.Istilah batu bara merupakan hasil terjemahan dari coal. Disebut batu bara mungkin karena terbakar seperti halnya arang kayu (charcoal). Banyak sekali definisi batu bara, salah satunya, batu bara adalah suatu baatuan sedimen organic berasal dari penguraian sisa berbagai tumbuhan yang merupakan campuran yang heterogen antara senyawa organic dan zat anorganik yang menyatu dibawah beban strata yang menghimpitnya.

Beberapa pengertian batu bara menurut para Ilmuwan :1) Spackman (1958 ): Batu bara adalah suatu benda padat karbonan berkomposisi maseral tertentu.2) The lnternational Hand Book of Coal Petrography (1963): Batu bara adalah batuan sedimen yang mudah terbakar, terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam variasi tingkat pengawetan, diikat oleh proses kompaksi dan terkubur dalam cekungan-cekungan pada kedalaman yang bervariasi, dari dangkal sampai dalam.3) Thiessen (1974): Batu bara adalah suatu benda padat yang kompleks, terdiri dari bermacam-macam unsur kimia atau merupakan benda padat organik yang sangat rumit.4) Achmad Prijono, dkk. (1992): Batu bara adalah bahan bakar hydro-karbon padat yang terbentuk dari tumbuh-tumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen dan terkena pengaruh temperatur serta tekanan yang berlangsung sangat lama.Kini lebih dari Sembilan puluh tahun ilmu perbatu baraan berkembang, kita dapat menjawab pertanyaan ilmiah mengenai batubara, jawabannya adalah: Batu bara ialah batuan sedimen yang secara kimia dan fisika adalah heterogen yang mengandung unsur-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen sebagai unsur utama dan belerang serta nitrogen sebagai unsur tambahan. Zat lain, yaitu senyawa anorganik pembentuk-ash tersebar sebagai partikel zat mineral terpisah-pisah diseluruh senyawa batu bara. Beberapa jenis batu bara meleleh dan menjadi plastis apabila dipanaskan, tetapi meninggalkan residu yang disebut kokas. Batu bara dapat dibakar untuk membangkitkan uap atau dikarbonisasikan untuk membuat metan. Gas sintesis atau atau bahan bakar berupa gas dapat diproduksi sebagai produk utama dengan jalan gasifikasi sempurma dari batu bara dengan oksigen dan uap atau udara dan uap. (Elliott, 1981).

Definisi yang lengkap ini mencakup beberapa aspek batu bara, yaitu: Batu bara termasuk batuan sedimen.

Batu bara adalah senyawa yang heterogen. Batu bara terdiri atas unsur-unsur utama: karbon, hydrogen dan oksigen;

Serta unsur-unsur tambahan: belerang dan nitrogen.

Batu bara mengandung zat mineral, suatu senyawa organic.

Beberapa jenis batu bara tertentu dapat diubah menjadi kokas metalurgi.

Beberapa jenis batu bara cocok dimanfaatkan untuk bahan bakar PLTU.

Beberapa jenis batu bara dapat di ubah menjadi bentuk zat cair dan gas.

b. Abu Batu Bara( Fly Ash)Batubara itu bersifat kompleks, dan di gunakan sebagai sumber energi secara luas di dunia. Walaupun tidak semuanya, batubara merupakan sumber energi utama yang di gunakan dalam bidang perindustrian. Ini merupakan rangkaian dari proses biologis dan fisika kimia yang telah menghasilkan berbagai macam bahan dari pertambangan yang saat ini digunakan dalam industri. Ketika batubara di bakar untuk menghasilkan energi listrik, sangat besar jumlah fly ash yang akan di hasilkan dari pembakaran batubara tersebut. Fly ash tersendiri merupakan limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozolanik. Fly ash didefinisikan sebagai bahan yang bersifat pozolanik karena merupakan bahan yang mengandung silika dan alumina yang meskipun sebelumnya hanya sedikit mengandung atau bahkan tidak memiliki sifat semen, dalam bentuk halus terbagi dan dengan adanya kelembaban, bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida pada suhu lingkungannya untuk membuat sifat dari semen.c. Kandungan Fly Ash Batu BaraKomposisi Mineral Abu BatubaraKandungan unsur kimia dan komposisi dari fly ash tergantung pada karakteristik dari batubara saat dibakar di pembangkit listrik. Karena pendinginan materinya cukup cepat, fly ash terdiri dari ( 50 % 90 % ) dari bahan mineral dalam bentuk partikel kaca. Sebagian dari abu terjadi di bentuk kristal. Batubara yang tidak terbakar dikumpulkan dengan fly ash sebagai partikel karbon, yang mungkin hingga 16% dari total, tergantung pada tingkat dan suhu pembakaran, tingkat dari pembakaran batubara asli, bahan bakar/rasio udara, sifat batubara yang dibakar, atau lain sebagainya. Spektroskopi difraksi sinar-X dapat digunakan untuk memastikan fase kaca. Spektroskopi Infra-merah dan Mssbauer, difraksi sinar-X dan lainnya merupakan salah satu metode karakterisasi material yang paling sering digunakan hingga sekarang untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material, dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Dan alat-alat itu merupakan alat yang ampuh untuk meneliti fase kristal pada fly ash. Mineral yang paling penting ditemukan dalam abu terbang dari batubara bituminous adalah: Magnetite

0.8 - 6.5 %

Hematite

1.1 - 2.7 %

Quartz

2.2 - 8.5 %

Mullite

6.5 - 9.0 % Kalsium Oksida bebas

lebih dari 3.5 %

Mineral lain seperti wstite, goetit, pirit, kalsit, anhidrit dan periklas berkisar dari jumlah sangat kecil hingga 2,5%1) Komposisi Kimia fly ashSecara Kimia, batu bara tersusun atas tiga komponen utama, yaitu:

a) Air yang terikat secara fisika, dapat dihilangkan pada suhu sampai 105oC.

b) Senyawa batu bara, yaitu senyawa organic yang terutama terdiri atas atom karbon, hydrogen, oksigen, sulfur, dan nitrogen.c) Zat mineral, yaitu senyaawa anorganik.d. Adsorpsi dan AdsorbenAdsorpsiSalah satu sifat penting dari permukaan zat adalah adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat pada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Berbeda dengan absorpsi dimana fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya.

Definisi lain menyatakan adsorpsi sebagai suatu peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.Adsorpsi adalah pengumpulan dari adsorbat diatas permukaan adsorben, sedang absorpsi adalah penyerapan dari adsorbat kedalam adsorben dimana disebut dengan fenomena sorption. Materi atau partikel yang diadsorpsi disebut adsorbat, sedang bahan yang berfungsi sebagai pengadsorpsi disebut adsorben.Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika (disebabkan oleh gaya Van Der Waals (penyebab terjadinya kondensasi gas untuk membentuk cairan) yang ada pada permukaan adsorbens) dan adsorpsi kimia (terjadi reaksi antara zat yang diserap dengan adsorben, banyaknya zat yang teradsorbsi tergantung pada sifat khas zat padatnya yang merupakan fungsi tekanan dan suhu)

Adsorpsi fisikaBerhubungan dengan gaya Van der Waals. Apabila daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya, maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi ini mirip dengan proses kondensasi dan biasanya terjadi pada temperatur rendah pada proses ini gaya yang menahan molekul fluida pada permukaan solid relatif lemah, dan besarnya sama dengan gaya kohesi molekul pada fase cair (gaya van der waals) mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, yaitu sekitar 2.19-21.9 kg/mol. Keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.Adsorpsi KimiaYaitu reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya yang jauh lebih besar daripada Adsorpsi fisika. Panas yang dilibatkan adalah sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh gaya valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Karena adanya ikatan kimia maka pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan atau layer, dimana terbentuknya lapisan tersebut akan menghambat proses penyerapan selanjutnya oleh batuan adsorbent sehingga efektifitasnya berkurang.AdsorbenAdsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Umumnya adsorben bersifat spesifik, hanya menyerap zat tertentu. Dalam memilih jenis adsorben pada proses adsorpsi, disesuaikan dengan sifat dan keadaan zat yang akan diadsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Karbon aktif yang merupakan contoh dari adsorpsi, yang biasanya dibuat dengan cara membakar tempurung kelapa atau kayu dengan persediaan udara (oksigen) yang terbatas. Tiap partikel adsorben dikelilingi oleh molekul yang diserap karena terjadi interaksi tarik menarik. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Beberapa jenis adsorben yang biasa digunakan yaitu : Karbon aktif/ arang aktif/ norit.Sejak perang dunia pertama arang aktif produksi dari peruraian kayu sudah dikenal sebagai adsorben atau penyerap yang afektif sehingga banyak dipakai sebagai adsorben pada topeng gas Arang aktif adalah bahan berupa karbon bebas yang masing-masing berikatan secara kovalen atau arang yang telah dibuat dan diolah secara khusus melalui proses aktifasi, sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian mempunyai daya serap yang besar terhadap zat-zat lainnya, baik dalam fase cair maupun dalam fase gas. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non-polar. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, dimana semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Karbon aktif ini cocok digunakan untuk mengadsorpsi zat-zat organik. Komposisi arang aktif terdiri dari silika (SiO2), karbon, kadar air dan kadar debu. Unsur silika merupakan kadar bahan yang keras dan tidak mudah larut dalam air, maka khususnya silika yang bersifat sebagai pembersih partikel yang terkandung dalam air keruh dapat dibersihkan sehingga diperoleh air yang jernih.

Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah maupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif yaitu dibuat melalui proses pembakaran secara karbonisasi (aktifasi) dari semua bahan yang mengandung unsur karbon dalam tempat tertutup dan dioksidasi/ diaktifkan dengan udara atau uap untuk menghilangkan hidrokarbon yang akan menghalangi/ mengganggu penyerapan zat organik Bahan tersebut antar lain tulang, kayu lunak maupun keras, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, dan batubara.2. Pokok-pokok Masalaha. Hasil Pembakaran Batu BaraProses pembakaran batu bara selalu meninggalkan limbah dari hasil sisa pembakaran dalam bentuk abu layang dan abu dasar. Tidak heran, di banyak industri dan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang menggunakan batu bara sebagai sumber bahan bakar kerap jadi sumber pencemaran polusi udara. Bagi masyarakat yang tinggal di daerah sekitar, polusi abu layang batu bara menyebabkan gangguan pernapasan karena limbah tersebut tidak tertangani dengan baik.1.) Abu Batu BaraAbu batubara adalah bagian dari sisa pembakaran batubara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk partikel halus amorf dan bersifat Pozzolan, berarti abu tersebut dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat mengikat. Dengan adanya sifat pozzolan tersebut abu terbang mempunyai prospek untuk digunakan berbagai keperluanbangunan. Abu merupakan bahan anorganik sisa pembakaran batubara dan terbentuk dari perubahan bahan mineral (miniral matter) karena proses pembakaran. Pada pembakaran batubara dalam pembangkit tenaga listrik terbentuk dua jenis abu yakni abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Partikel abu yang terbawa gas buang disebut abu terbang, sedangkan abu yang tertinggal dan dikeluarkan dari bawah tungku disebut abu dasar. Sebagian abu dasar berupa lelehan abu disebut terak(slag).

Komposisi antara abu terbang dan abu dasar tergantung sistem pembakarannya. Dalam tungku pulverized coal sistem basah antara 45-55 %, dan tungku underfeed stoker 30-80 % dari total abu batubara. Abu terbang ditangkap dengan Electric Precipitator sebelum dibuang ke udara melalui cerobong. PLTU berbahan bakar batubara biasanya menghasilkan limbah padat dalam bentuk abu. Jumlah abu batubara yang dihasilkan per hari dapat mencapai 500 1000 ton. Sebagian besar abu terbang dan abu dasar dikumpulkan dalam pembuangan abu (ash disposal). Jumlah abu tersebut demikian banyaknya sehingga menjadi masalah dalam pembuangannya. Dengan bertambahnya jumlah abu batubara maka ada usaha-usaha untuk memanfaatkan limbah padat tersebut. Hingga saat ini abu batubara tersebut banyak dimanfaatkan untuk keperluan industri semen dan beton, bahan pengisi untuk bahan tambang dan bahan galian serta berbagai pemanfaatan lainnya.2) Oksida BelerangUnsur belerang terdapat pada batubara dengan kadar bervariasi dari rendah (jauh di bawah 1%) sampai lebih dari 4%. Unsur ini terdapat dalam batubara dalam 3 bentuk yakni belerang organik, pirit dan sulfat. Dari ketiga bentuk belerang tersebut, belerang organik dan belerang pirit merupakan sumber utama emisi oksida belerang. Dalam pembakaran batubara, semua belerang organik dan sebagian belerang pirit menjadi SO2. Oksida belerang ini selanjutnya dapat teroksidasi menjadi SO3. Sedangkan belerang sulfat disamping stabil dan sulit menjadi oksida belerang, kadar relatifnya sangat rendah dibanding belerang bentuk lainnya.

Oksida-oksida belerang yang terbawa gas buang dapat bereaksi dengan lelehan abu yang menempel dinding tungku maupun pipa boiler sehingga menyebabkan korosi. Sebagian SO2 yang diemisikan ke udara dapat teroksidasi menjadi SO3 yang apabila bereaksi dengan uap air menjadi kabut asam sehingga menimbulkan turunnya hujan asam.

Energi batubara merupakan jenis energi yang sarat dengan masalah lingkungan, terutama kandungan sulfur sebagai polutan utama. Sulfur batubara juga dapat menyebabkan kenaikan suhu global serta gangguan pernafasan. Oksida belerang merupakan hasil pembakaran batubara juga menyebabkan perubahan aroma masakan atau minuman yang dimasak atau dibakar dengan batubara (briket), sehingga menyebabkan menurunnya kualitas makanan atau minuman, serta berbahaya bagi kesehatan (pernafasan). Cara yang tepat untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan mewujudkan gagasan clean coal combustion melalui desulfurisasi batubara.3) Oksida NitrogenNitrogen umumnya terikat dengan material organik dalam batubara dan kadarnya kurang dari 2%. Pada pembakaran, nitrogen akan dirubah menjadi oksida nitrogen dan disebut NOx. Selain nitrogen dari batubara, NOx juga dapat terbentuk dari nitrogen dalam udara pembakaran.

Zat nitrogen oksida ini dapat menyebabkan kerusakan paru-paru. Setelah bereaksi di atmosfer, zat ini membentuk partikel-partikel nitrat amat halus yang menembus bagian terdalam paru-paru. Partikel-partikel nitrat ini pula, jika bergabung dengan air baik air di paru-paru atau uap air di awan akan membentuk asam. Akhirnya zat-zat oksida ini bereaksi dengan asap bensin yang tidak terbakar dan zat-zat hidrokarbon lain di sinar matahari dan membentuk ozon rendah atau smog kabut berwarna coklat kemerahan yang menyelimuti sebagian besar kota di dunia.4) Karbon MonoksidaGas karbon monoksida (CO) terbentuk pada pembakaran tidak sempurna. gas ini dihasilkan dari proses oksidasi bahan bakar yang tidak sempurna. Gas ini bersifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak menyebabkan iritasi. Reaksi yang tidak sempurna antara karbon dan oksigen adalah sebagai berikut: C + O2 CO. Selain menghasilkan energi lebih rendah, gas CO merupakan polutan yang dapat mencemari lingkungan terutama untuk para pekerja di lingkungan tertutup. Untuk pembakaran batubara dalam pembangkit listik yang modern, pembentukan CO biasanya kecil sehingga tidak perl dikhawatirkan karena jumlah oksigen (udara) yang dipasok biasanya sudah dihitung dan dipasok berlebih.5) Asap dan Gas HidrokarbonAsap dan gas hidrokarbon terbentuk pada pembakaran yang sangat tidak sempurna. Asap terutama terdiri dari partikel-partikel karbon yang tidak terbakar. Sedangkan gas-gas hidrokarbon adalah senyawa-senyawa karbon dan hidrogen hasil pemecahan bahan organik batubara yang belum mengalami oksida oksigen lebih lanjut. Seperti karbon monoksida, pembentukan asap dan gas-gas hidrokarbon menyebabkan rendahnya efisiensi pembakaran bahkan jauh lebih rendah dari yang diakibatkan oleh pembentukan karbon monoksida.6) Karbon DioksidaDalam pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara, tujuan utamanya adalah semaksimal mungkin mengkonversikan unsur utama dalam batubara yakni C (karbon) menjadi CO2 sehingga dihasilkan energi yang tinggi. Dikarenakan batubara mengandung kadar karbon paling tinggi dibanding bahan bakar fosil lainnya seperti minyak dan gas, maka pembakaran batubara dianggap merupakan sumber emisi CO2 terbesar.b. Pengendalian Kualitas Mutu Batu BaraApabila kita mendengar seseorang berkata Batu bara X kualitasnya jelek sebenarnya kalimat itu belum selesai. Seharusnya orang tersebut mengatakan. Batu bara X jelek kualitasnya sebaga batu bara bhan bakar di PLTU. (misalnya karena kandungan ash-nya sangat tinggi). Istilah kualitas atau mutu (quality) hendaknya dikaitkan dengan jenis pemanfaatannya.

Bentuk akhir batu bara ketika dikirimkan ke pasar adalah suatu produk. Produk ini mempunyai berbagai karakteristik kualitas yang diturunkan dari karakteristik bawaan(inherent) sumber yang berubah karena adanya penambangan, kualitas, dan lokasi tertentu. Dalam ISO 8402, secara umum kualitas didefinisikan sebagai karakteristik menyeluruh dari suatu bara (produk) atau jasa yang menunjukan kemampuannya dalam memuaskan kebutuhan yang ditentukan atau tersirat.Di dalam proses penjualan batu bara, beberapa parameter kualitas batu bara menjadi dasar dari penentuan harga batu bara tersebut. Parameter yang digunakan seagai dasar akan berbeda antara perjanjian atau kontrak jual-beli batu bara yang satu dengan perjanjian atau kontrak lainnya, bergantung pada keperluan tehnik pasar. Walaupun rentang parameter kualitas itu penting dalam evaluasi secara teknis, namun beberapa di antaranya konsisten secara alami dan langsung berkaitan dengan sifat-sifat lainnya. Jadi, spesifikasi secara umum relative menyeluruh.

Laverick (1987) membagi parameter kualitas di dalam menspesifikasi batu bara bahan bakar itu menjadi tiga golongan :

1) Spesifikasi sangat umum

A. Nilai panas (specific energy atau calorific value)B. Total moistureC. Kandungan ash (ash content)D. Total sulphurE. Zat mudah menguap (volatile matter)F. Moisture dalam sampel yang dianalisis

G. Penyebaran ukuran butir atau size distributionH. Indeks kedapatgerusan (grindability index)

2) Spesifikasi kurang umum

A. Suhu leleh ashB. Susunan ash atau analisis ashC. Nitrogen

D. Klor, fosfor

E. Sifat-sifat pengembangan (sweeling)F. Fixed carbon3) Jarang dispesifikasikan

A. Analisis ultimat

B. Unsur runut (trace elements) yang dititik beratkan pada logam berat (heavy metals)

C. Fluor

D. Bentuk-bentuk belerang

E. Indeks slagging dan foulingF. Analisis petrografiG. Ash resistivityParameter kualitas batu bara ditentukan di laboratorium dengan cara sampling dan analisisnya menggunakan cara-cara yang sudah dibakukan atau menurut metode standar. Sebaiknya, digunakan standar internasional karena cara-caranya telah diakui oleh semua bangsa. Tetapi, di Indonesia, kontrak jual beli batubara masih banyak yang menggunakan standar nasional, seperti ASTM (Amerika) dan British (Inggris).

Keyakinan bahwa suatu endapan batu bara dapat ditambang secara ekonomis, tidak saja dipengaruhi oleh factor kimia dan fisika, seperti ketebalan lapisan batu bara dan batuan penutup, kualitas dan rank. Tetapi juga oleh actor ekonomi seperti harga jual batu bara, harga peralatan, biaya pertambangan, buruh, proses, transportasi, pajak dan keuntungan. Kebutuhan dan pemasokan batu bara serta oleh hukum-hukum lingkungan yang berlaku.

Untuk memproduksi batu bara dari tambang sampai batu bara itu dijual, ada beberapa tahapan yang harus dijalankan, yakni1) Eksplorasi

2) Penambangan

3) Pencucian

4) Penagangkutan

5) Cargo SuperintendingDengan Skema sebagai berikut :

BAB IIIA. Berita UtamaKUDUS, suaramerdeka.com - Industri kerajinan batu bata di Kudus tampaknya akan lebih dikembangkan, salah satunya dengan pemanfaatan limbah batu bara untuk dimanfaatkan bahan batu bara. Hal ini merupakan salah satu perwujudan jalan keluar terhadap persoalan pembuangan limbah batu bara, di sisi lain sebagai pengenalan metode baru didunia industri batu bata.Kepala Dinas Perindustrian, Koperasi, dan UMKM Kabupaten Kudus, Abdul Hamid melalui Kasi Industri Logam, Mesin, Elektronika dan Aneka (ILMEA) Nurjaman menjelaskan, hal ini masih merupakan wacana dan nantinya akan dilakukan secara bertahap. "Ini sekaligus menjadi atmosfir baru bagi perajin batu bata di Kudus yang selama ini memanfaatkan bahan baku dari material tanah liat," katanya.

Namun Pemkab Kudus akan memberikan suatu metode baru dengan pemanfaatan limbah batu bara. "Tentunya dengan metode baru akan menghasilkan kualitas batu bata yang jauh lebih bagus dan ekonomis," ujarnya.

Mengenai sasaran daerah pengembangan, ia mengaku belum bisa banyak berkomentar, namun yang jelas hal ini nantinya akan dilakukan sosialisasi pada sejumlah perajin, termasuk bagaimana mendapatkan bahan baku limbah batu bara tersebut.

Di sisi lain pihaknya juga masih melakukan sejumlah koordinasi terkait dengan penyediaan bahan baku. "Tidak hanya sekedar bahan baku saja, melainkan mekanisme suplai pada masing - masing perajin juga perlu dilakukan koordinasi," tuturnya.

Mengenai realisasinya, ia mengaku belum bisa memastikan kapan hal tersebut bisa dilakukan di kabupaten Kudus lantaran masih menunggu dari hasil pembahasan lebih lanjut.B. Pendapat1. Ahli dibidangnya a) Ir. Rony Ardiansyah, MT IPU (Dosen Magister Teknik Sipil UIR )Fly-ash atau abu terbang yang merupakan sisa-sisa pembakaran batu bara, yang dialirkan dari ruang pembakaran melalui ketel berupa semburan asap, yang telah digunakan sebagai bahan campuran pada beton. Fly-ash atau abu terbang di kenal di Inggris sebagai serbuk abu pembakaran. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat.b) ACI Committee 226

Fly-ash mempunyai butiran yang cukup halus, yaitu lolos ayakan N0. 325 (45 mili mikron) 5-27%, dengan spesific gravity antara 2,15-2,8 dan berwarna abu-abu kehitaman. Sifat proses pozzolanic dari fly-ash mirip dengan bahan pozzolan lainnya. Menurut ASTM C.618 (ASTM, 1995:304) abu terbang (fly-ash) didefinisikan sebagai butiran halus residu pembakaran batubara atau bubuk batubara. Fly-ash dapat dibedakan menjadi dua, yaitu abu terbang yang normal yang dihasilkan dari pembakaran batubara antrasit atau batubara bitomius dan abu terbang kelas C yang dihasilkan dari batubara jenis lignite atau subbitumes. Abu terbang kelas C kemungkinan mengandung zat kimia SiO2 sampai dengan dengan 70%.

Tingkat pemanfaatan abu terbang dalam produksi semen saat ini masih tergolong amat rendah. Cina memanfaatkan sekitar 15 persen, India kurang dari lima persen, untuk memanfaatkan abu terbang dalam pembuatan beton. Abu terbang ini sendiri, kalau tidak dimanfaatkan juga bisa menjadi ancaman bagi lingkungan. Karenanya dapat dikatakan, pemanfaatan abu terbang akan mendatangkan efek ganda pada tindak penyelamatan lingkungan, yaitu penggunaan abu terbang akan memangkas dampak negatif kalau bahan sisa ini dibuang begitu saja dan sekaligus mengurangi penggunaan semen Portland dalam pembuatan beton.

Sebagian besar abu terbang yang digunakan dalam beton adalah abu kalsium rendah (kelas F ASTM) yang dihasilkan dari pembakaran anthracite atau batu bara bituminous. Abu terbang ini memiliki sedikit atau tidak ada sifat semen tetapi dalam bentuk yang halus dan kehadiran kelambaban, akan bereaksi secara kimiawi dengan kalsium hidrosida pada suhu biasa untuk membentuk bahan yang memiliki sifat-sifat penyemenan. Abu terbang kalsium tinggi (kelas ASTM) dihasilkan dari pembakaran lignit atau bagian batu bara bituminous, yang memiliki sifat-sifat penyemenan di samping sifat-sifat pozolan.

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Poon dan kawan-kawan, memperlihatakan dua pengaruh abu terbang di dalam beton, yaitu sebagai agregat halus dan sebagai pozzolan. Selain itu abu terbang di dalam beton menyumbang kekuatan yang lebih baik dibanding pada pasta abu terbang dalam komposisi yang sama. Ini diperkirakan lekatan antara permukaan pasta dan agregat di dalam beton. More dan kawan-kawan, Mendapatkan workabilitas meningkat ketika sebagian semen diganti oleh abu terbang.

Beton yang mengandung 10 persen abu terbang memperlihatkan kekuatan awal lebih tinggi yang diikuti perkembangan yang signifikan kekuatan selanjutnya. Kekuatan meningkat 20 persen dibanding beton tanpa abu terbang. Penambahan abu terbang menghasilakan peningkatan kekuatan tarik langsung dan modulus elastis. Kontribusi abu terbang terhadap kekuatan di dapati sangat tergantung kepada faktor air-semen, jenis semen dan kualitas abu terbang itu sendiri.

Dalam suatu kajian, abu terbang termasuk ke dalam kategori kelas F dengan kandungan CaO2 rendah sebesar 1,37 persen lebih kecil daripada 10 persen yang menjadi persyaratan minimum kelas C. Namun demikian kandungan SiO2 sukup tinggi yaitu 57,30 persen. Abu terbang ini, selain memenuhi kriteria sebagai bahan yang memiliki sifat pozzolan, abu terbang juga memiliki sifat-sifat fisik yang baik, yaitu jari-jari pori rata-rata 0,16 mili mikron, ukuran median 14,83 mili-mikron, dan luas permukaan spesifik 78,8 m2/gram. Sifat-sifat tersebut dihasilkan dengan menggunakan uji Porosimeter.

Hasil-hasil pengujian menunjukkan bahwa abu terbang memiliki porositas rendah dan pertikelnya halus. Bentuk partikel abu terbang adalah bulat dengan permukaan halus, dimana hal ini sangat baik untuk workabilitas, karena akan mengurangi permintaan air atau superplastiscizer.

c) Lea, 1970; Mehta, 1986 dalam I Made Alit, 2007Dengan adanya sifat pozzolan pada abu batubara yang mengandung silika reaktif dapat berfungsi untuk mereduksi kapur bebas (Ca(OH)2) hasil hidrasi trikalsium silikat (C3S) dan dikalsium silikat (C2S) dan sekaligus menghasilkan produk hidrasi tambahanyang bersifat perekat. Adanya tambahan bahan perekat ini akan mengisi rongga-rongga kapiler besar yang terbentuk pada proses hidrasi semen portland pada umumnya. Hal ini mengakibatkan porositas dari pasta semen hidrat maupun daerah transisi antara pasta semen hidrat dan agregat akan berkurang secara signifikan. Konsekuensinya secara simultan produk batako akan meningkat.2. Pustakaa) Fly Ash In Concrete Properties and PerformanceFly ash can be utilized in several ways in cement works. It can be incorporated in the raw mix for the production of portland clinker (low-quality fly ash), as a raw material and a fuel in the kiln (high-carbon fly ash), for clinker production, and as replacement for portland clinker for the production of portland fly-ash cement (low-carbon, high-quality fly ash).Although a great deal of information on fly ash and its use in concrete is

available, very little of it contributes to an understanding of the interactions

between portland cement and fly ash during the hydration and the hardening

process which could provide a basis for predicting and improving the

performance of fly ash in concrete. It is generally accepted that, in the pozzolanic

reaction of fly ash, the Ca(OH)2 produced during cement hydration reacts with

the silicate and aluminate phases of fly ash to produce calcium silicate and

aluminate hydrates /L 39/. However, the cement hydration and the pozzolanic

reactions do not proceed independently. Water-soluble alkalis, sulphates, lime

and organics from the fly ash may affect the surface reactions and the nucleation

and crystallization processes, especially in the early stages of cement hydration.

Similarly, the pozzolanic reactions will depend on the amount of calcium, alkalis,

sulphates, silicate and aluminate ions released into the liquid phase from cement

and fly ash. In view of these complexities, studies of the interactions between

individual clinker minerals and fly ash, as well as those between cement and fly

ash, are especially useful in developing an understanding of the phenomenaresulting from several independent and inter-dependent processes.

b) World coal Institute Sumber Daya Batubara

Semen sangat penting untuk industri konstruksi dicampur dengan air, dan kerikil akan menjadi beton, unsur bangunan dasar dalam masyarakat moderen. Lebih dari 1350 juta ton semen digunakan di dunia setiap tahun Semen terbuat dari campuran kalsium karbonat (umumnya dalam bentuk batu gamping), silika, oksida besi dan alumina. Suatu oven suhu tinggi, seringkali menggunakan batu bara sebagai bahan bakar, memanaskan bahan mentah menjadi senyawa parsial pada suhu 1450C, dan mengubah senyawa tersebut secara kimiawi dan fisika menjadi zat yang disebut batu klinker. Material seperti batu koral abu-abu ini terdiri dari senyawa khusus yang memberikan kandungan pengikat pada semen. Batu klinker dicampur dengan gipsum dan tanah sampai menjadi bubuk halus untuk membuat semen. Batu bara digunakan sebagai sumber energi dalam produksi semen. Energi yang dibutuhkan untuk memproduksi semen sangat besar. Oven biasanya membakar batu bara dalam bentuk bubuk dan membutuhkan batu bara sebanyak 450g untuk menghasilkan semen sebanyak 900g. Batu bara mungkin akan tetap menjadi masukan penting untuk industri semen dunia di tahun-tahun yang mendatang. Coal combustion products (CCP produk-produk pembakaranb batu bara) juga memainkan peran yang penting dalam produksi beton. CCP merupakan hasil sampingan dari pembakaran batu bara pada pusat pembangkit listrik tenaga uap. Hasil-hasil sampingan tersebut termasuk abu arang batu, abu dasar, kerak ketel dan gipsum desulfurisasi gas pembakaran. Abu arang batu misalnya, dapat digunakan untuk mengganti atau menambah semen dalam pembuatan beton. Dalam cara demikian, produk-produk pembakaran batu bara daur ulang menguntungkan bagi lingkungan hidup, yang bertindak sebagai pengganti bahan mentah utama.

BAB IVPemanfaatan Abu Hasil Pembakaran Batu Bara Sebagai Campuran Bahan Konstruksi BangunanA. Proses Pembentukan Abu Batu BaraPada dasarnya metode pembakaran terbagi 3, yaitu pembakaran lapisan tetap (fixed bed combustion), pembakaran batubara serbuk (pulverized coal combustion /PCC), dan pembakaran lapisan mengambang (fluidized bed combustion / FBC).1. Pembakaran Lapisan Tetap (Fixed Bed Combustion)

Metode lapisan tetap menggunakan stoker boiler untuk proses pembakarannya. Sebagai bahan bakarnya adalah batubara dengan kadar abu yang tidak terlalu rendah dan berukuran maksimum sekitar 30mm. Selain itu, karena adanya pembatasan sebaran ukuran butiran batubara yang digunakan, maka perlu dilakukan pengurangan jumlah fine coal yang ikut tercampur ke dalam batubara tersebut. Alasan tidak digunakannya batubara dengan kadar abu yang terlalu rendah adalah karena pada metode pembakaran ini, batubara dibakar di atas lapisan abu tebal yang terbentuk di atas kisi api (traveling fire grate) pada stoker boiler. Bila kadar abunya sangat sedikit, lapisan abu tidak akan terbentuk di atas kisi tersebut sehingga pembakaran akan langsung terjadi pada kisi, yang dapat menyebabkan kerusakan yang parah pada bagian tersebut. Oleh karena itu, kadar abu batubara yang disukai untuk tipe boiler ini adalah sekitar 10 15%. Adapun tebal minimum lapisan abu yang diperlukan untuk pembakaran adalah 5cm.Pada pembakaran dengan stoker ini, abu hasil pembakaran berupa fly ash jumlahnya sedikit, hanya sekitar 30% dari keseluruhan. Kemudian dengan upaya seperti pembakaran NOx dua tingkat, kadar NOx dapat diturunkan hingga sekitar 250 300 ppm. Sedangkan untuk menurunkan SOx, masih diperlukan tambahan fasilitas berupa alat desulfurisasi gas buang.2. Pembakaran Batubara Serbuk (Pulverized Coal Combustion/PCC)

Pada PCC, batubara diremuk dulu dengan menggunakancoal pulverizer(coal mill) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74m), kemudian bersama sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif terhadap kualitas batubara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan (grindability), sifatslagging, sifatfauling, dan kadar air (moisture content). Batubara yang disukai untukboilerPCC adalah yang memiliki sifat ketergerusan dengan HGI (Hardgrove Grindability Index) di atas 40 dan kadar air kurang dari 30%, serta rasio bahan bakar (fuel ratio) kurang dari 2. Pembakaran dengan metode PCC ini akan menghasilkan abu yang terdiri diri dariclinker ashsebanyak 15% dan sisanya berupafly ash.Ketika dilakukan pembakaran, senyawa Nitrogen yang ada di dalam batubara akan beroksidasi membentuk NOx yang disebut denganfuelNOx, sedangkan Nitrogen pada udara pembakaran akan mengalami oksidasi suhu tinggi membentuk NOx pula yang disebut denganthermalNOx. Pada total emisi NOx dalam gas buang, kandunganfuelNOx mencapai 80 90%. Untuk mengatasi NOx ini, dilakukan tindakan denitrasi (de-NOx) diboilersaat proses pembakaran berlangsung, dengan memanfaatkan sifat reduksi NOx dalam batubara.Pada proses pembakaran tersebut, kecepatan injeksi campuran batubara serbuk dan udara ke dalam boiler dikurangi sehingga pengapian bahan bakar dan pembakaran juga melambat. Hal ini dapat menurunkan suhu pembakaran, yang berakibat pada menurunnya kadarthermalNOx.Selain itu, bahan bakar tidak semuanya dimasukkan ke zona pembakaran utama, tapi sebagian dimasukkan ke bagian di sebelah atasburnerutama. NOx yang dihasilkan dari pembakaran utama selanjutnya dibakar melalui 2 tingkat. Di zona reduksi yang merupakan pembakaran tingkat pertama atau disebut pula pembakaran reduksi (reducing combustion), kandungan Nitrogen dalam bahan bakar akan diubah menjadi N2. Selanjutnya, dilakukan pembakaran tingkat kedua atau pembakaran oksidasi (oxidizing combustion), berupa pembakaran sempurna di zona pembakaran sempurna. Dengan tindakan ini, NOx dalam gas buang dapat ditekan hingga mencapai 150 200 ppm. Sedangkan untuk desulfurisasi masih memerlukan peralatan tambahan yaitu alat desulfurisasi gas buang.3. Pembakaran Lapisan Mengambang (Fluidized Bed Combustion/FBC)

Pada pembakaran dengan metode FBC, batubara diremuk terlebih dulu dengan menggunakancrushersampai berukuran maksimum 25mm. Tidak seperti pembakaran menggunakan stokeryang menempatkan batubara di atas kisi api selama pembakaran atau metode PCC yang menyemprotkan campuran batubara dan udara pada saat pembakaran, butiran batubara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah boiler. Keseimbangan antara gaya dorong ke atas dari angin dan gaya gravitasi akan menjaga butiran batubara tetap dalam posisi mengambang sehingga membentuk lapisan seperti fluida yang selalu bergerak. Kondisi ini akan menyebabkan pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna karena posisi batubara selalu berubah sehingga sirkulasi udara dapat berjalan dengan baik dan mencukupi untuk proses pembakaran.Pada pembakaran jenis ini tekanan pembakaran dinaiikan dan ukuran ruang pembakaran bisa lebih diperkecil sehingga menurunkan biaya investasi. Juga pada tekanan pembakaran di atsa 4-6 atm, turbin gas dapat dijalankan oleh gas pembakaran untuk menekan udara pembakaran dan menghasilkan daya listrik hasilnya dapat meningkatkan efisiensi dalam menghasilkan listrik. Beberapa keuntungan fluidized-bed antara lain :a. Biaya kapital dan biaya operasi rendahb. Perpindahan panas ke tabung boiler cukup tinggi sampai 100 btu/jam ft2 0F.

c. Jumlah Nox yang terbentuk lebih sedikit karena temperatur nyala yang rendah.B. Struktur Dan Kandungan Dalam Abu Batubara Fly ash terutama terdiri atas senyawa silicate glass yang mengandung silika (Si), alumina (Al), ferrum (fe), dan kalsium (Ca). Kandungan kecil senyawa lain yang terdapat dalam fly ash adalah magnesium (Mg), sulfur (S), sodium (Na), potassium (P), dan karbon (C). Kandungan bahan berbahaya yang ada dalam fly ash antara lain : arsenic, berilium, boron, cadmium, chromium,cobalt, lead, mangan, merkuri, selenium, strontium, thallium, vanadium, juga mengandung dioksin dan senyawa PAH (polycyclic aromatic hydrocarbon).Fly ash umumnya terdiri dari partikel solid yang berbentuk bulat, dan sebagian adalah partikel bulat berongga serta partikel bulat yang berisi partikel-partikel bulat lain yang lebih kecil. Ukuran partikel fly ash bervariasi mulai yang lebih kecil dari 1 m (micrometer) sampai yang lebih besar dari 100 m (beberapa literatur menyebutkan ukuran 0,5 m - 300 m), dengan sebagian besar partikel berukuran kurang dari 20 m. Umumnya hanya sekitar 10% sampai 30% ukuran partikel fly ash lebih besar dari 50 m. Luas permukaan fly ash umumnya berkisar 300 m2/kg - 500 m2/kg, dengan batas bawah 200 m2/kg dan batas atas 700m2/kg.Specific Gravity (Gs) fly ash bervariasi, ada beberapa institusi yang memberikan rentang nilai specific gravity, rentang terbesar yang diberikan dari institusi-institusi tersebut adalah antara 1,6 - 3,1. Pada umumnya specific gravity material fly ash berkisar antara 1,9 - 2,55.Massa jenis fly ash dalam kondisi loose berkisar 540 - 860 kg/m3, dan dalam kondisi dipadatkan dengan penggetaran dalam kemasan pada umumnya mempunyai massa jenis 1.120 - 1.500 kg/m3.Fly ash terbagi menjadi 2 kategori, menurut asal mereka(ASTM) :

Kelas FFly ash yang mengandung CaO lebih kecil dari 10% yang dihasilkan dari pembakaran anthracite atau bitumen batubara (bitumminous). Lalu kadar kandungannya :Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 70%.Kadar CaO < 10% (ASTM 20%, CSA 8%)Kadar karbon (C) berkisar antara 5% -10%Fly ash kelas F disebut juga low-calcium fly ash, yang tidak mempunyai sifat cementitious dan hanya bersifat pozolanic

Kelas CFly ash yang mengandung CaO di atas 10% yang dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara (batubara muda / sub-bitumminous). Kadar kandungannya :Kadar (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) > 50%.Kadar CaO > 10% (ASTM 20%, CSA menetapkan angka 8-20% untuk tipe CI dan di atas 20% untuk CH )Kadar karbon (C) sekitar 2%Fly ash kelas C disebut juga high-calcium fly ash. Karena kandungan CaO yang cukup tinggi, fly ash tipe C mempunyai sifat cementitious selain juga sifat pozolan. Oleh karena fly ash tipe C mengandung kadar CaO yang cukup tinggi dan mempunyai sifat cementitious, jika terkena air atau kelembaban, akan berhidrasi dan mengeras dalam waktu sekitar 45 menit.KanduganKelas Fly Ash

Kelas FKelas C

Silikon dioksida(SiO), aluminum oksida(AlO), and Besi Oksida(FeO) >70%>50%

Kalsium Oksida(CaO)10%>10%

Karbon5-10%2%

Sifat Fisika Abu Batubara :Partikel-partikel fly ash umumnya kaca, padat atau berongga dan berbentuk bulat. Partikel bola berongga disebut sebagai cenospheres. Kehalusan individu fly ash marah partikel dari 1 mikron sampai 1 mm ukuran. Kehalusan partikel fly ash memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kinerja dalam beton semen. Kehalusan partikel diukur dengan mengukur luas permukaan spesifik fly ash dengan teknik area spesifik Blaine. Besar luas permukaan lebih akan kehalusan fly ash. Metode lain yang digunakan untuk mengukur kehalusan fly ash adalah pengayak kering dan basah. Berat jenis fly ash bervariasi selama rentang awide dari 1,9-2,55.Sifat Kimia Abu Batubara

Komponen utama dalam fly ash adalah Silica(SiO), Alumina(AlO), Besi Oksida(FeO), dan Kalsium oksida(CaO). Lalu komponen lainnya diantaranya MgO, NaO, KO, SO, MnO, TiO, dan carbon. Ada berbagai variasi komponen utama, Silica(25-60%), Alumina(10-30%), Besi oksida(5-25%). Ketika jumlah komponen utama adalah 70% atau lebih dan Kalsium Oksida kurang dari 10%, teknis fly ash dianggap mengandung silika atau kelas F dari fly ash. Jenis seperti itu diproduksi oleh pembakaran antrasit atau bitumen batubara dan memiliki sifat pozolanik. Jika jumlah dari komponen utama lebih dari 50% tetapi tidak mencapai 70% dan Kalsium Oksidanya tidak kurang dari 10%, maka fly ash akan dianggap abu terbang berkapur, atau disebut juga fly ash tipe C.

Fly ash yang mengandung silika umumnya dihasilkan oleh pembakaran batubara lignit dan sub-butuminous dan memiliki kedua sidat pozolanik dan hidrolik. Dan isinya sebagian besar dari kaca silikat, kandungan silika yang tinggi dan fase kristal dari aktivitas mullite yang rendah, magnetit dan kuarsa. Komponen aktif dari fly ash kelas F adalah kaca silika atau alumino-silikat(senyawa silika). Dalam Fly ash kelas C, komponen aktifnya adalah kaca Alumino-Silika, Kalsium Oksida(CaO), Kalsium Sulfat (CaSO), trikalsium aluminat dan jarang sekali kalsium silikat. Material kaca Fly ash yang reaktif dengan kalsium dan alkali hidroksida dilepaskan dari sistem semen fly ash dan membentuk gel semen, yang memberikan kekuatan tambahan.C. Manfaat Abu Batubara (Fly Ash) Sebagai Bahan Konstruksi Bangunan Tertentu Dan Menambah Nilai EkonomisnyaBahan konstruksi yang paling banyak digunakan di dunia saat ini, umumnya terdiri dari semen, kerikil (halus dan kasar), dan air. Ini adalah bahan bangunan untuk pekerjaan konstruksi yang dinamakan beton. Dalam beton, semen kimia bereaksi dan menghasilkan gel pengikat yang mengikat komponen lainnya dan menghasilkan jenis batu untuk material konstruksi. Proses reaksi ini disebut dengan hidrasi, dimana air diserap oleh semen. Dalam proses ini terlepas dari gel pengikat, beberapa jumlah kapur (Ca(OH)) juga dilepaskan. Kerikil kasar dan halus bertindak sebagai pengisi massa beton.Faktor utama yang menentukan kekuatan beton adalah jumlah semen yang digunakan dan rasio air untuk semen dalam campuran beton tersebut. Namun, ada beberapa faktor yang membatasi jumlah semen dan rasio air / semen yang akan digunakan dalam proses pembuatan beton .Proses hidrasi adalah eksotermis dan akan banyak besar panas yang di bebaskan. Lebih tinggi kandungan semen, akan lebih besar menyebabkan pembebasan panas untuk beton. Air adalah komponen utama dari campuran beton. Setelah beton mengeras, air yang masuk dalam massa digunakan mineral semen untuk proses hidrasi dan air akan menguap, sehingga menimbulkan pori-pori dalam matriks. Beberapa bagian dari pori-pori ini diisi dengan produk yang terhidrasi oleh pasta semen. Telah diamati bahwa semaking tinggi rasio air/semen, adalah penyebab porositas yang mengakibatkan peningkatan permeabilitas.

Setelah perang dunia ke II, kebutuhan akan pembangunan berkecepatan tinggi mengharuskan pengembangan semen bermutu tinggi. Semen dengan mutu yang tinggi telah dikembangkan dengan mengubah rasio komponen mineralogi semen terutama dalam meningkatkan rasio trikalsium silikat(CS) ke dikalsium silikat(CS) dan meningkatkan kehalusan semen. Perubahan ini telah menghasilkan kekuatan yang tinggi, daripada sebelumnya. Dan juga di teliti bahwa :1. Sebagai hidrasi semen yang berlangsung secara progresif, kapur juga dibebaskan secara bertahap. Jumlah kecil ini dibebaskan untuk menjaga pH beton dan sebagian besar tidak terpakai, dan membuat beton berpori.

2. Semen dengan mutu tinggi memiliki CS tinggi, melepaskan jumlah yang lebih tinggi dari kapur yang mengakibatkan porositas tinggi dalam massa beton

3. Selanjutnya, panas yang lebih tinggi dari hidrasi, kadar air yang tinggi dan porositas tinggi meningkatkan kerentanan pada massa beton bila terkena berbagai kondisi agresif luar atau dalam lingkungan.

Untuk mengurangi masalah di atas peneliti meneliti dan menetapkan penggunaan fly ash atau pozolana untuk membantu menyelesaikan semua masalh yang berkaitan dengan daya tahan massa beton. Ordinary Portland Cement(OPC) adalah produk dari empat fase mineralogy utama. Fase ini adalah triKalsium Silikat - CS (3CaO.SiO), diKalsium Silikat - CS (2CaO.SiO), triKalsium Aluminat - CA (3CaO.AlO) dan tetraKalsium Besi(II)-Alumino - CAF (4CaO.AlO.FeO). Pengaturan dan mengerasnya OPC terjadi sebagi hasil dari reaksi antara senyawa utama dan air. Reaksi antara senyawa dan air ditunjukan seperti berikut :2CS

+ 6H

CSH

+3CHtriKalsium Silikat air

C-S-H gel Kalsium hidroksida2CS

+ 4H

CSH

+CHdiKalsium silikat air

C-S-H gel Kalsium hidroksida

Produk hidrasi dari CS dan CS adalah serupa namum jumlah kalsium hidroksida(kapur) dilepaskan lebih tinggi oleh CS dibandingkan dengan CS. Reaksi CA dengan air berlangsung dengan adanya ion sulfat yang disediakan perlarutan gypsum saat di dalam OPC. Reaksi ini sangat cepat dan reaksinya seperti dibawah ini :CA

+ 3(CSH)+ 26H

CA(CS) HtriKalsium aluminat gypsum water

Kalsium SulfoAluminateCA + CSH

+ 10H

CACSH

MonoSulfoAluminat hidratTetraKalsium Besi(II)-Alumino membentuk produk hidrasi yang sama CA, dengan besi menggantikan sebagian untuk alumunium di dalam struktur kristal dari Kalsium SulfoAluminat dan MonoSulfoAluminat Hidrat. Reaksi diatas menunjukan bahwa selama proses hidrasi semen, kapur dilepaskan, dan tetap sebagai tambahan dalam semen yang terhidrasi. Hal ini meluluhkan kapur yang membuat efek merusak pada beton seperti membuat beton berpori, memberikan dampak retakan kecil, melemahkan ikatan antara kerikil dan dengan mempengaruhi daya tahan beton itu tersendiri. Jika fly ash tersedia dalam campuran, tambahan kapur untuk menjadi sumber reaksi pozzolan dengan fly ash dan membentuk tambahan C-S-H gel, memiliki sifat mengikat dalam beton yang dihasilkan oleh hidrasi pasta semen.Jika fly ash ini ada dalam campuran, kapur menjadi sumber untuk reaksi pozzolan dengan fly ash dan membentuk tambahan gel C-S-H yang memiliki sifat pengikat yang sama dalam beton yang dihasilkan oleh hidrasi pasta semen. Reaksi fly ash dengan kapur terus berlanjut selama kapur ada dalam pori-pori pasta semen cair. Prosesnya dapat dipahami pada gambar berikut:

Manfaat yang di dapat dari penambahan fly ash pada beton semen :

a.Pengurangan panas oleh hidrasi dan dengan demikian pengurangan retak termal meningkatkan kesehatan massa beton

b.Peningkatan kemampuan kerja beton

c.Konversi melepaskan kapur dari hidrasi OPC menjadi bahan pengikat kontribusi kekuatan tambahan di massa beton

d.Perbaikan pori-pori dan penghalusan akibat reaksi antara fly ash dan kapur dibebaskan memperbaiki impermeability beton.

e.Peningkatan impermeabilitas massa beton meningkatkan daya tahan terhadap masuknya air dan gas berbahaya dalam dalam peningkatan daya tahan.

f.Mengurangi kebutuhan semen untuk kekuatan yang sama sehingga mengurangi biaya beton.Batu Bata dan Sejenisnya

Di sejumlah negara maju dan berkembang, fly ash digunakan sebagai bahan baku untuk produksi batu bata ringan. Hal ini digunakan untuk menggantikan tanah pasir kuarsa sendiri atau tanah pasir kuarsa dan pengikat (kapur / semen portland). Secara umum, persyaratan yang tercantum dalam dibawah ini dikenakan pada fly ash.Komposisi Kimia (dalam persentase massa)

LOI

%

6*Sulphate (SO)

%

2.5Magnesium Oksida (MgO)

%

2Silica Oksida (SiO)

%

40KehalusanResidu pada saringan : 200m

%