PENCUCIAN BATUBARATUGAS ; Coba sebutkan dan jelaskan macam-macam proses pencucian batubara secara fisik ?

Pencucian ialah usaha yang dilkakukan untuk memperbaiki kualitas batubara, agar

batubara tersebut memenuhi syarat penggunaan tertentu. Termasuk didalamnya pembersihan

untuk mengurangi impurities anorganik. Karakteristik batubara dan impurities yang utama

ditinjau dari segi pencucian secara mekanis ialah komposisi ukuran yang disebut size consist,

perbedaan berat jenis dari material yang dipisahkan, kimia permukaan, friability relatif dari

batubara dan impuritiesnya serta kekuatan dan kekerasan.

Ada beberapa cara. Contoh sulfur, sulfur adalah zat kimia kekuningan yang ada sedikit di

batubara, pada beberapa batubara yang ditemukan di Ohio, Pennsylvania, West Virginia dan

eastern states lainnya, sulfur terdiri dari 3 sampai 10 % dari berat batu bara, beberapa batu bara

yang ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-negara bagian sebelah barat lainnya sulfur

hanya sekitar 1/100ths (lebih kecil dari 1%) dari berat batubara.

Penting bahwa sebagian besar sulfur ini dibuang sebelum mencapai cerobong asap.

Satu cara untuk membersihkan batubara adalah dengan cara mudah memecah batubara ke

bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di

batu bara disebut sebagai "pyritic sulfur " karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk

iron pyrite, selain itu dikenal sebagai "fool's gold” dapat dipisahkan dari batubara.

Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batubara dimasukkan ke dalam tangki

besar yang terisi air , batubara mengambang ke permukaan ketika kotoran sulfur tenggelam.

Fasilitas pencucian ini dinamakan "coal preparation plants" yang membersihkan batubara dari

pengotor- pengotornya.

Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan cara ini, bagaimanapun sulfur pada batubara

adalah secara kimia benar-benar terikat dengan molekul karbonnya, tipe sulfur ini disebut

"organic sulfur," dan pencucian tak akan menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba untuk

mencampur batubara dengan bahan kimia yang membebaskan sulfur pergi dari molekul

batubara, tetapi kebanyakan proses ini sudah terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk

mengurangi biaya dari proses pencucian kimia ini.

Dalam pencucian batubara, yang harus dipertimbangkan ialah metode pencucian mana

yang akan diterapkan untuk mempersiapakan batubara sesuai keperluan pasar, dan apakah

pencucian masih diperlukan, karena pada prinsipnya batubara dapat dijual langsung setelah

ditambang. Kenyataannya penjualan langsung setelah ditambang tidak berarti produser

memperoleh keuntungan maksimum. Oleh karena itu dalam memutuskan ini perlu dimasukan

juga pertimbangan komersial.

Untuk menentukan kesesuaian alat yang digunakan dalam mencuci batubara syarat yang

diperlukan adalah ukuran butir dari batubara yang akan dicuci, spesifik gravity dan kapasitas

produksi yang digunakan. Alat-alat tersebut antara lain dapat dipilih Dense Medium Separation,

Concentration Table, Jig dan Flotasi.

Dalam proses pencucian batubara untuk memisahkan dari mineral pengotor, dipakai

berbagai jenis peralatan konsentrasi berdasarkan sifat-sifat batubara dari mineral pengotor.

Perbedaan tersebut dapat berupa sifat fisik atau mekanik dari butiran tersebut, seperti halnya

berat jenis, ukuran, warna, gaya sentripetal, gaya sentrifugal ataupun desain peralatan itu sendiri.

Pencucian batubaRa dilakukan karena batubara hasil penambangan bukanlah batubara

yang bersih, tetapi masih banyak mengandung material pengotor.

Pengotor batubara dapat berupa pengotor homogen yang terjadi di alam saat

pembentukan batubara itu sendiri, yang disebut dengan Inherent Impurities, maupun pengotor

yang dihasilkan dari operasi penambangan itu sendiri, yang disebut extraneous impurities.

Dengan demikian pencucian batubara bertujuan untuk memisahkan dari material

pengotornya dalam upaya meningkatkan kualitas batubara sehingga nilai panas berrtambah dan

kandungan air serta debu berkurang.

Batubara yang terlalu banyak pengotor cenderung akan menurunkan kualitas batubara itu

sendiri sehingga tidak dapat diandalkan dalam upaya penjualan ke konsumen. Pada umumnya

persyaratan pasar menghendaki kandungan abu tidak lebih dari 10 %, dan pada umumya

menghendaki nilai panas yang berkisar antara 6000-6900 kcal/kg.Batubara dari tambang terbuka

dan tambang dalam harus dipisahkan terlebih dahulu dari material pengotornya yang ditimbun

terlebih dahulu di Coal Yard.

Dengan bantuan Whell Looader, raw coal dimuat ke hopper, umpan dari hopper ini

dipisahkan melalui grizzly, sehingga batubara yang memiliki ukuran diatas 75 mm akan dimuat

ke Picking Belt yang selanjutnya akan dipisahkan dari material pengotornya melalui hand

picking secara manual, sedangkan batubara yang berukuran -75 mm akan dijadikan umpan

pencucian.

Macam-Macam Alat Pencucian Batubara

1. Jig Pencucian dengan alat ini didasarkan pada perbedaan spesific gravity.

Proses yang dilakukan Jig ini adalah adanya stratifikasi dalam bed sewaktu adanya air

hembusan.

Kotoran cenderung tenggelam dan batubara bersih akan timbul di atas.

Basic jig, Baum jig sesuai digunakan untuk pencucian batubara ukuran besar,

walaupun Baum Jig dapat melakukan pencucian pada batubara ukuran besar tetapi

lebih efektif melakukan pencucian pada ukuran 10 – 35 mm dengan spesifik gravity

1,5 –1,6. Modifikasi Baum jig adalah Batac jig yang biasa digunakan untuk batubara

ukuran halus. Untuk batubara ukuran sedang, prinsipnya sama yaitu pulsing (tekanan)

air hembusan berasal dari samping atau dari bawah bed. Untuk menambah bed atau

mineral keras yang digunakan untuk meningkatkan stratifikasi dan menghindari

percampuran kembali, mineral yang digunakan biasanya adalah felspar yang berupa

lump silica dengan ukuran 60 mm.

2. Dense Medium Separator (DMS) Dense medium ini juga dioperasikan berdasarkan

perbedaan spercific gravity. Menggunakan medium pemisahan air, yaitu campuran

magnetite dan air. Medium campuran ini mempunyai spesific gravity antara batubara

dan pengotornya. Slurry magnetite halus dalam air dapat mencapai densitas relatif

sekitar 1,8 ukuran batubara yang efektif untuk dilakukan pencucian adalah 0,5 – 150

mm dengan Spesifik gravity 1,3 – 1,9 type dense-medium separator yang digunakan

dapat berupa bath cyclone dan cylindrical centrifugal.

3. Untuk cylinder centrifugal separator digunakan untuk pencucian batubara ukuran

besar dan sedang. Dense medium cyclone bekerja karena adanya kecepatan dense

medium, batubara dan pengotor oleh gaya centrifugal. Batubara bersih ke luar menuju

ke atas dan pengotornya menuju ke bawah. Gambar 2 menunjukkan contohdense

medium bathdan dense medium cyclone. Faktor penting dalam operasi berbagai

dense medium sistem didasarkan pada magnetite dan efisiensi recovery magnetite

yang digunakan lagi.

4. Hydrocyclone

Hydrocyclone adalah water based cyclone dimana partkel-partikel berat mengumpul

dekat dengan dindingcyclone dan kemudian akan ke luar lewat cone bagian bawah.

Partikel-partikel yang ringan (partikel bersih) mennuju pusat dan kemudian ke luar

lewat vortex finder. Diameter cyclone sangat berpengaruh terhadap efektifitas

pemisahan. Kesesuaian ukuran partikel batubara yang akan dicuci adalah 0,5 – 150

cm dengan spesifik gravity 1,3 – 1,5

5. Concentration Tables. Proses konsentrasi table adalah konsentrasi dengan meja

miring terdiri dari rib-rib (tulang-tulang) bergerak ke belakang dan maju terus

menerus dengan arah yang horisontal. Partikel-partikel batubara bersih (light coal)

bergerak ke bawah table, sedangkan partikel-partikel kotor (heavy partical)

merupakan partikel yang tidak diinginkan terkumpul dalam rib dan bergerak ke

bagian akhir table. Batubara ukuran halus dapat dicuci dengan alat ini secara murah

tetapi kapasitasnya kecil dan hanya efektif untuk melakukan pencucian pada batubara

dengan spesific gravity lebih besar 1,5 dengan ukuran partikel batubara yang dicuci

0,5 – 15 mm.

6. Froth Flotation. Froth Flotation merupakan metode pencucian batubara yang banyak

digunakan untuk ukuran batubara halus. Froth flotation cell digunakan untuk

membedakan karakteristik permukaan batubara. Campuran batubara dan air

dikondisikan dengan reagen kimia supaya gelembung udara melekat pada batubara

dan mengapung sampai ke permukan, sementara itu partikel-partikel yang tidak

diinginkan akan tenggelam. Gelembung udara naik ke atas melalui slurry di dalam

cell dan batubara bersih terkumpul dalam gelembung busa berada di atas. Kesesuaian

ukuran butir batubara yang dicuci < 0,5 mm dengan spesifik gravity 1,3.

Proses pencucian batubara pada washing plant dapat diuraikan sebagai berikut:

1.Tahap preparasi Tahap preparasi umpan (persiapan umpan) pada pencucian perlu

dilakukan dengan tujuan :

a. memperoleh ukuran butir yang cocok dengan desain peralatan pencucian.

b. supaya kotoran mudah terliberasi dari tubuh batubara.

Dalam tahap preparasi kegiatan yang dilakukan pemisahan Raw Coal kasar (+75 mm)

pemisahan raw coal kasar ini terjadi di Chain Conveyor yang dibawahnya di pasang

grizzly yang berukuran 75 mm.

2.Tahap Pra pencucian. Tujuan dari tahap ini adalah menghilangkan material pengotor

yang melekat pada batubara dan mengurangi batubara yang berukuran -0,5 mm.

Dalam tahap pencucian kegiatan yang dilakukan meliputi :

a.Prewetting (pembahasan awal)

b. Descliming

3. Tahap pencucian dan pengurangan kandungan air .Tahap pencucian ini terjadi di dalam

baum jig dan hydrocyclone

a. Baum Jig Batubara pretreatment yang berukuran -75 mm dialirkan ke baum jig melalui

lubang umpan (jig fedd sluice). Pada baum jig, umpan mengalami konsentrat gaya berat,

sehingga diperoleh tiga macam produk yaitu :

1. Batubara tercuci Batubara tercuci hasil konsentrasi gaya berat berukuran -75 mm +

0,5 mm diteruskan ke dalam static screen dan double deck vibrating screen untuk

dikurangi kandungan airnya, serta dilakukan pemisahan ukuran partikelnya.

Double deck vibrating screen mempunyai lubang bukaan sebelah atas 5 mm dan

lubang bukaan sebelah bawah 0,5 mm, sehingga terjadi pemisahan ukuran batubra

tercuci setelah melewati double deck vibrating screen sebagai berikut :

batubara tercuci ukuran -75 mm + 5 mm batubara tercuci ukuran -75 mm

+ 5 mm ini diangkut oleh belt conveyor.

Batubara tercuci ukuran -5 mm + 0,5 mmbatubara tercuci ukuran -5 mm

+ 0,5 mm ini dibawa oleh belt conveyor dan selanjutnya bersama produk

kasat di bawa ke storage.

Batubara tercuci ukuran -0,5 mm batubara tercuci ukuran -0,5 mm ini

ditampung pada dua macam sumuran (sump). Untuk yang lolos dari

descliming screen ditampung effluent sump, sedangkan yang lolos dari

sizing screen ditampung pada main sump. Batubara yang masuk ke

effluent sump, bersama-sama dengan air dipompakan ke effluent cyclone

dan yang masuk ke main sump dipompakan ke classifying cyclone untuk

kemudian diproses lebih lanjut pada unit pencucian berikutnya.

2. Produk menengah (middling). Produk menengah dari baum jig diangkut dengan

elevator A. dan ditumpahkan ke dalam bak penampung kotoran (discard bin)

3. Batuan pengotor (Discard) Batuan pengotor dari pengotor produk baum jg diangkut

dengan elevator B yang kemudian ditumpahkan ke dalam discard bin. Selanjutnya

produk menengah dan produk pengotor ini dibuang ke tempat pembuangan dengan

alat angkut truck.

Hydrocyclone Umpan (feed) dari hydrocyclone berasal dari effluent sump dan main

sump. Material yang masuk ke dalam hyrocylone tersebut akan mengalami

konsentrasi gaya karena adanya gaya sentrifugal yang terjadi di dalam cyclone,

sehingga akan menghasilkan produk limpahan atas (overflow) dan produk limpahan

bawah (under flow). Limpahan bawah tersebut selanjutnya akan menjadi umpanm

pada slurry screen. Produk limpahan atas dari hydrocyclone selanjutnya diproses

pada peralatansebagai berikut :

Head box . Pada head box produk limpahan atas dari cyclone tersebut

terbagi lagi menjadi dua macam produk, yaitu produk limpahan atas dari

head box yang dipompakan lagi pada lounder untuk dipakai pencucian

kembali dan produk limpahan bawah yang selanjutnya dialirkan ke

thickener.

Bak pengendap (thickener) Over flow dari cyclone dialirkan ke bak

penampungan (thickener). Material yang masuk ke thickener merupakan

material pengotoryang telah bercampur membentuk lumpur, walau pada

kenyataannya masih banyak produk batubara umuran 0,5 mm yang terbawa

bersama kotorannya. Didalam thickener dengan bantuan flocculant terjadi

proses pengendapan.

Selain analisis kimia, juga dilakukan  sejumlah tes untuk menentukan parameter fisik

batubara, seperti  uji densitas relatif , distribusi ukuran partikel, dll.

1. Densitas relatif:

Densitas relatif batubara tergantung pada rank dan  mineral pengotornya. Data densitas

relatif diperlukan untuk membuat sampel komposit dalam menentukan banyaknya asap

(seam). Selain itu diperlukan juga sebagai faktor penting dalam mengubah cadangan

batubara dari unit volume menjadi unit massa.

Penentuan dilakukan dengan menghitung banyaknya kehilangan berat pada saat

dicelupkan ke dalam air. Cara terbaik adalah dari data berat batubara dengan

menggunakan piknometer. Grafik di bawah ini memberikan hubungan antara densitas

relatif terhadap kandungan abu untuk batubara dan serpih karbon di cekunagn Agades.

2. Distribusi Ukuran Partikel:

Distribusi ukuran pertikal pada batubara yang rusak tergantung pada metode

penambangan, cara penanganannya, serta derajat perekahan material tersebut. Distribusi

ukuran merupakan faktor kritis yang dapat menunjukkan bagian tumbuhan penyusunnya.

Penentuan dilakukan dengan metode ayakan. Grafik data pengeplotan menghasilkan data

rata-rata ukuran partikel dan derajat keseragaman partikel.

3. Uji Pengapungan ( Float-sink testing ):

Uji ini dilakukan untuk menentukan distribusi densitas partikel sampel dengan cara

mencelupkan sampel batubara ke dalam larutan yang diketahui densitas relatif. Selain itu

dilakukan juga penelitian lain seperti penghitungan energi spesifik.

Larutan yang digunakan biasanya mempunyai densitas berkisar antara 1,3 – 2,0.

Campuran larutan organik ini antara lain tetrabromoethane (R.D.2,89), perchlorethylene

(R.D.1,60), dan Toluena (R.D.1,60) yang sering digunakan karena viscositasnya rendah

dan sifat pengeringan yang baik.  

Grafik yang diplot menunjukkan persentase material yang mengapung dan yang

tenggelam yang dihitung dalam basis kumulatif. Akhirnya dapat digunakan untuk

menentukan fraksi pengapungan dengan kandungan spesifik abu.

4. Uji Kerusakan Serpih (Shale breakdown test):

Ada beberapa masalah pada saat ekstraksi batubara, misalnya akibat pengotor (abu,dll)

yang biasanya diakibat oleh hadirnya mineral lempung, contoh montmorilonit pada

komponen non-batubara. Jumlah shale breakdown didapat dari proporsi material yang

ditentukan dengan analisis sedimentasi residu. 

UJI LAINNYA UNTUK KARBONISASI

Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara pada  temperatur beberapa ratus derajat

untuk menghasilkan material-material:

1. Padatan yang mengalami pengayaan karbon yang disebut coke.

2. Larutan yang merupakan campuran hidrokarbon “tar” dan amoniacal liquor.

3. Hidrokarbon lain dalam bentuk gas yang didinginkam ke temperatur normal.

1. Free Swelling Index:

Tes ini dilakukan untuk menentukan angka peleburan dengan cara memanaskan sejumlah

sampel pada temperatur peleburan normal (kira-kira 800°C). Setelah pemanasan atau

sampai semua semua volatile dikelurkan, sejumlah coke tersisa dari peleburan. Swelling

number dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel dan kecepatan pemanasan.

2. Tes karbonisasi Gray-King dan tipe coke :

Tes Gray-King menentukan jumlah padatan, larutan dan gas yang diproduksikan akibat

karbonisasi. Tes dilakukan dengan memenaskan sampel didalam tabung tertutup dari

temperatur 300°C menjadi 600°C selama 1 jam untuk karbonisasi temperatur rendah atau

dari 300°C menjadi 900°C selama 2 jam untuk karbonisasi temperatur tinggi.    

3. Tes Karbonisasi Fischer:

Prinsipnya sama dengan metode Gray-King, perbedaan terletak pada peralatan dan

kecepatan pemanasan. Pemanasan dilakukan di dalam tabung alumunium selama 80

menit. Tar dan liquor dikondensasikan ke dalam air dingin. Akhirnya didapatkan

persentase coke, tar dan, air sedangkan jumlah gas didapat dengan cara

mengurangkannya. Tes Fischer umum digunakan untuk batubara rank rendah (brown

coal dan lignit) untuk karbonisasi temperatur rendah.   

4. Plastometer Gieseler:

Plastometer Gieseler adalah viskometer yang memantau viscositas sampel batubara yang

telah dileburkan.

Dari tes ini direkam data-data sbb:

1. Initial softening temperature.

2. Temperatur viscositas maksimum

3. Viskositas maksimum.

4. Temperatur pemadatan resolidifiation temperatur.

5. Indeks Roga:

Indeks Roga menyatakan caking capacity. Ditentukan dengan cara memanaskan  1 gram

sampel batubara yang dicampur dengan 5 gram antrasit pada 850°C selama 15 menit.

6. Tes lain yang dilakukan:

Biasanya dilakukan untuk menentukan:

1. Komposisi kimia (analisis proksimat, total belerang, analisis abu,dll)

2. Parameter fisik (distribusi ukuran, densitas relatif)

3. Uji kekuatan.

4. Tes Metalurgi.

Referensi :

http://www.cdphe.state.co.us/ap/down/coalprep.pdf.

http://wapedia.mobi/id/Batu bara

http://www.coalcombustion.com/PDF%20Files/Washed%20Coal%20from %20a

%20Utilization%20Perspective03.pdf .