IDENTITAS DAN PENGESAHAN USULAN PENELITIAN

TUGAS AKHIR MAHASISWA

1. Judul :

PENGARUH PENAMBAHAN CAKING COAL PADA KEKUATAN

FORMED COKE

2. Pengusul

a. Nama : Anita Harumsarib. Jenis Kelamin : Perempuanc. NIM : 03111402047d. Semester : VIII (Delapan)e. Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Pertambanganf. Institusi : Universitas Sriwijaya

3. Lokasi Penelitian :

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

(tekMIRA)

Palembang, Januari 2015Pengusul,

Anita HarumsariNIM. 03111402047

Pembimbing Proposal,

Dr. Ir. H. Syamsul KomarNIP.195212101983031003

Menyetujui : Ketua Jurusan Teknik Pertambangan,

H j. R r . Harminuke Eko Handayani,S . T.,M . T . NIP.196902091997032001

A. JUDUL

PENGARUH PENAMBAHAN CAKING COAL PADA KEKUATAN

FORMED COKE

B. LOKASI

Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

(tekMIRA)

C. BIDANG ILMU

Teknik Pertambangan

D. PENDAHULUAN

Seiring dengan pesatnya perkembangan ekonomi, pencarian terhadap

suatu sistem energi yang ramah lingkungan dan efisien mengharuskan kita

untuk melihat sumber energi lain selain minyak dan gas bumi. Penggunaan

batubara sebagai sumber energi utama juga semakin hari semakin meningkat

di beberapa negara terutama sebagai bahan bakar pada pembangkit listrik,

industri semen, dan industri-industri lainnya. Sesuai dengan kebijaksanaan

pemerintah tentang penganekaragaman atau diversifikasi energi, batubara

merupakan alternatif energi pengganti minyak bumi dan gas untuk masa kini

maupun masa-masa mendatang (Kementrian ESDM, 2011).

Indonesia memiliki cadangan batubara yang besar melebihi

cadangan minyak bumi. Kegiatan penambangan batubara di Indonesia juga

semakin meningkat dari tahun ke tahun dimana batubara diharapkan sebagai

sumber alternatif selain untuk ekspor juga untuk memenuhi kebutuhan

konsumsi energi dalam negeri. Oleh karena itu perlu digalakkan program

pemasyarakatan dan pembudayaan batubara. Salah satu caranya adalah

dengan penanganan lebih lanjut proses pengembangan pembuatan kokas,

karena merupakan komoditi penting yang banyak dibutuhkan pada industri

berskala kecil sampai skala besar. Industri yang membutuhkan kokas antara

lain industri pengecoran logam, industri gula, industri elektrode dan industri

logam lainnya.

Kokas adalah residu padat yang tertinggal bila batubara mengkokas

yang melalui proses karbonisasi dipanaskan tanpa udara sampai sebagian

vollatile matter yang ada hilang (Supriatna Mujahidin dkk, 2012). Kokas

batubara berwarna abu-abu, keras, dan berongga. Kokas sebenarnya dapat

terbentuk secara alami, namun bentuk yang umum digunakan adalah buatan

manusia. Mengingat kokas merupakan komoditi yang cukup penting,

terutama pada industri logam dan baja, maka usaha pengembangan dan

pemenuhan kebutuhan kokas dari dalam negeri menjadi sangat perlu. Kokas

selain digunakan untuk meningkatkan kandungan karbon dalam besi, juga

berfungsi sebagai bahan bakar, bahan pereduksi maupun penyangga beban.

Jadi jelas bahwa batubara bisa diharapkan sebagai sumber energi alternatif

untuk mengurangi ketergantungan pada impor, yang tentunya dapat

menghemat devisa (Supriatna Mujahidin dkk, 2012).

E. PERUMUSAN MASALAH

Ruang lingkup permasalahan dalam penelitian yang dilakukan adalah:

1. Bagaimana proses terbentuknya formed coke ?

2. Bagaimana pengaruh penambahan caking coal pada kekuatan formed

coke?

3. Berapa banyak penambahan caking coal yang dibutuhkan agar kekuatan

formed coke menjadi lebih optimum?

F. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah :

1. Mengetahui proses terbentuknya formed coke

2. Menganalisis pengaruh penambahan caking coal pada kekuatan formed

coke

3. Mengetahui berapa banyak penambahan caking coal yang dibutuhkan agar

kekuatan formed coke menjadi lebih optimum

G. TINJAUAN PUSTAKA

G.1. Teknologi Pembuatan Kokas

Menurut (Setiabudi, Dedet Hermawan, 2010) berdasarkan proses

pembuatannya, kokas dibedakan atas dua jenis yaitu :

a. Lump coke apabila diperoleh secara langsung dari proses

karbonisasi.

b. Formed coke apabila dalam pembuatannya disertai dengan

pembriketan

Batubara yang bersifat coking coal dapat dibuat menjadi lump

coke sedangkan untuk batubara yang bersifat non coking diperlukan

proses pembriketan untuk mencapai persyaratan kokas yang diinginkan

(Supriatna Mujahidin dkk, 2012).

G.1.1. Proses Pembentukan Kokas

Menurut (Speight, J.G. 1994) tahapan pembentukan kokas

adalah sebagai berikut :

a. Kenaikan suhu 200 - 3700C, akan menyebabkan batubara

kehilangan molekul - molekul ringan khususnya pada ikatan

alifatik yang disebakan oleh putusnya ikatan tersebut pada

struktur molekul batubara.

b. Pada tahapan dekomposisi aktif, yaitu pada suhu 350 - 5500C,

diperkirakan hampir 75% zat terbang yang terkandung di

batubara termasuk termasuk tar dan hidrokarbon ringan akan

keluar dari batubara.

c. Pada suhu 350 - 5000C, batubara yang memiliki sifat coking

akan mulai melunak, mengembang dan kemudian menyatu

membentuk padatan. Sebagai akibat adanya dekomposisi

aktif, pada suhu 5000C, hampir seluruh residu batubara

mengandung karbon aromatik.

d. Semikokas akan memiliki sifat viskoelastis sampai suhu

7000C dan selanjutnya akan membentuk kokas yang kuat

sampai kenaikan suhu 10000C.

Sumber : Speight, J.G. 1994

GAMBAR G.1.1.1

PROSES PEMBENTUKAN KOKAS

A. Proses Pembuatan Kokas Dengan Pembriketan

Pengkokasan pada dasarnya adalah proses

karbonisasi batubara, yaitu proses destruktif batubara

melalui pemanasan yang menghasilkan kokas dengan

kandungan zat terbang yang sedikit (Schobert, 2005).

Dalam skala molekul, urutan perubahan dari batubara

menjadi kokas tidak diketahui dengan pasti sebab struktur

molekul batubara begitu kompleks dan heterogen. Jika

sejumlah batubara bituminous dipanaskan, batubara tersebut

akan melunak (Subroto, Dwi Aries Himawanto, Sartono,

2007).

Saat memuai, gas-gas menerobos melalui massa

plastik batubara dan meninggalkan rongga-rongga. Selama

tahap pemlastisan ini ikatan karbon alifatik atau ikatan

karbon-oksigen antara sistem cincin aromatik, menjadi

putus. Produk yang memiliki berat molekul rendah terlepas

sebagai gas-gas seperti metana atau membentuk campuran

senyawa kompleks yang kemudian terkondensasi sebagai

tar. Sistem cincin aromatik yang besar dan memiliki berat

molekul besar, yang tertinggal, menyatu kembali dan

memadat membentuk kokas. Kondisi proses karbonisasi

batubara temperatur > 900oC, waktu tinggal 4 jam,

penggerusan output -8 mesh, pencampuran komposisi :

kokas 85%, aspal 15% dari kokas. Pembriketan tekanan

pembriketan 200 kg/cm2 diameter briket 10 cm, tinggi 10

cm. Rekarbonisasi temperatur >800oC, waktu tinggal = 4

jam (Subroto, Dwi Aries Himawanto, Sartono, 2007).

G.2. Crucible Swelling Number (CSN)

G.2.1. Pengertian Crucible Swelling Number (CSN)

Crucible Swelling Number (CSN) adalah salah satu tes

plasticity untuk mengamati caking properties batubara atau

parameter untuk mengetahui seberapa jauh batubara memuai

apabila dipanaskan (Yustanti, Erlina, 2012). Caking adalah sifat

yang menggambarkan kemampuan batubara membentuk

gumpalan yang mengembang selama proses pemanasan. Bentuk

– bentuk caking CSN (crucible swelling number) didasarkan

pada ASTM D720 2002.

Crucible swelling number (CSN) memiliki range dari

nomor 1 hingga 9 dengan kenaikan nomor ½. Nomor tersebut

disertai dengan bentuk masing-masing. Proses pengembangan

ini disertai dengan pertambahan tinggi kokas pula.

Seperti terlihat pada ASTM D720, semakin tinggi nomor

kokas maka semakin tinggi pemuaian kokas tersebut (Standart

Test Method For Free Swelling Index Of Coal, American

Society for Testing and Materials D720, 2010).

G.2.2. Pengaruh CSN (Crucible Swelling Number) Terhadap Kekuatan

Kokas

Berdasarkan Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah

(Journal of Waste Management Technology), ISSN 1410-9565

2012 (Volume 15, Supplement Edition, 2012) Kekuatan kokas

diukur dengan menggunakan alat I-type tumbler test, pengujian

ini merupakan pengujian kekuatan kokas dingin. Pengujian ini

dilakukan untuk mengetahui apakah terdapat pengaruh antara

waktu karbonisasi dan komposisi CSN terhadap kekuatan kokas.

Hasil kekuatan kokas terhadap lama waktu karbonisasi

bervariasi dan pengaruhnya cukup signifikan, semakin lama

waktu karbonisasi kekuatan kokas semakin baik. Pada kokas

yang dihasilkan, pengaruh tekstur secara fisik cukup terlihat

jelas. Pada CSN 4, 5 dan 6, teksturnya cenderung tidak terlalu

rapat karena cukup banyak lignit pada campuran - campurannya,

tetapi lebih sedikit poros yang dihasilkan. Sedangkan pada CSN

7, 8 dan 9, tekstur bagian terluar kokas lebih terlihat rapat.

Tekstur tersebut diharapkan membentuk ikatan partikel

batubara lebih rapat sehingga pada tekstur sempurna

menghasilkan kokas yang lebih tahan abrasi, tetapi pada CSN 8

dan 9 poros yang terbentuk sangat banyak. Hal tersebut yang

menyebabkan kekuatan kembali menurun, meskipun teksturnya

rapat tetapi poros yang dihasilkan dapat menyebabkan kokas

yang kekuatannya kurang baik (Yustanti, Erlina, 2012).

Maka dari itu dapat disimpulkan, bahwa kekuatan

maksimum terdapat pada hasil CSN 7. Pada pengukuran

kekuatan kokas tersebut, CSN 7 menunjukan kekuatan kokas

maksimum sehingga dapat disimpulkan bahwa kokas yang baik

untuk digunakan sebagai kokas dengan kekuatan dinamis tinggi

adalah CSN 7. Hasil dari test tersebut diperoleh kokas terpecah

menjadi partikel halus dan partikel kasar berdasarkan ukuran

screen tertentu. Jumlah pertikel kasar dijadikan pembanding

sebagai kekuatan kokas, semakin banyak ukuran pertikel yang

tersisa, maka semakin kuat kokas tersebut (Yustanti, Erlina,

2012).

H. METODE PENELITIAN

Bahan Baku Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Batubara bituminus

b. Bahan pengikat (binder) yang digunakan adalah aspal

Peralatan yang Digunakan

Alat - alat yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:

a. Satu unit alat pembakaran (tungku elektrik),

b. Satu unit alat pembuat briket,

c. Digital Balancing (timbangan digital),

d. Anemometer Digital,

e. Thermocouple tipe K,

f. Hygrometer,

g. Thermometer,

h. CO meter,

i. Stopwatch.

Jalannya Penelitian

Langkah penelitian dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Analisa Ayak

Pengujian ini bertujuan untuk memperoleh keseragaman ukuran partikel

batubara dengan ukuran partikel yang telah ditentukan.

b. Analisis Proximate dan Ultimate

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar abu, kandungan air, zat

volatil, fixed carbon dan juga nilai kalor dari serbuk batubara tersebut.

c. Pembuatan briket kokas

Tahap awal pembriketan adalah melakukan penimbangan bahan baku

sesuai dengan kadar bahan pengikat aspal yang digunakan, yaitu 10%, ,

20%, dan 30 %. Setelah itu, kemudian dilakukan proses pencampuran

dan pengadukan bahan baku briket kokas tersebut. Tahap berikutnya

adalah melakukan pengepresan briket kokas dengan tekanan pengepresan

yang ditentukan dengan ditahan selama waktu yang ditentukan guna

menjamin homogenitas tekanan.

d. Karbonasi briket kokas

Setelah pembuatan briket selesai, maka briket yang telah dibuat

selanjutnya dilakukan tanpa proses pengkarbonasian karena bahan

bakunya telah merupakan batubara semi kokas, perlakuan pengeringan

selanjutnya adalah dengan dikeringkan secara alami dalam ruang kamar

selama 24 jam.

e. Pengujian Mekanis

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tekan dari briket

kokas yangtelah dibuat. Kekuatan tekan briket kokas sangat erat

hubungannya dengan karakteristik pembakaran briket kokas yang akan

diperoleh dari proses pembakaran.

f. Pengujian Pembakaran

Pengujian pembakaran dilakukan dengan menggunakan tungku elektrik

yang dapat dikontrol temperaturnya. Pengujian ini bertujuan untuk

mengetahui karakteristik pembakaran briket kokas. Dalam pengujian ini

membutuhkan beberapa alat,antara lain yaitu: timbangan digital, untuk

mengetahui laju pengurangan massa partikel briket kokas selama proses

pembakaran; termokopel, untuk mengukur temperatur partikel briket

kokas.

I. JADWAL KEGIATAN

Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama 2 bulan, dari tanggal 19

Januari 2015 sampai dengan 19 Maret 2015, dengan perincian kegiatan

sebagai berikut:

No Kegiatan

Jadwal Pelaksanaan

Minggu

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Administrasi dan orientasi penelitian

2 Melakukan Penelitian

3 Pengumpulan Referensi dan Pengolahan Data

4 Konsultasi dan Bimbingan

5Penyusunan dan Pengumpulan Draft Laporan

J. PENUTUP

Demikianlah proposal ini dibuat untuk dijadikan acuan pelaksanaan

Tugas Akhir dan sebagai pertimbangan Pusat Penelitian dan Pengembaangan

Teknologi Mineral dan Batubara (tekMIRA) dengan harapan pihak

Puslitbang tekMIRA dapat memberikan kesempatan pada pelaksana untuk

melaksanakan penelitian atau Tugas Akhir tersebut.

K. DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2010, Standart Test Method For Free Swelling Index Of Coal, American Society for Testing and Materials D720, America.

Kementrian Energi dan Sumber Mineral, 2011, Batubara Sebagai Energi Alternatif Pengganti Minyak dan Gas Bumi, Jakarta.

Yustanti, Erlina, 2012, Pencampuran Batubara Coking dengan Batubara Lignite Hasil Karbonisasi sebagai Bahan Pembuatan Kokas, Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology) ISSN 1410-9565 2012 (Volume 15, Supplement Edition, 2012), Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (Radioactive Waste Technology Center.

Mujahidin, Supriatna, 2012, Ensiklopedi Pertambangan Edisi ke 3, Pusat Penelitan dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara, Bandung.

Schobert, H.H., 2005, Comparison of Temperature Conditions in Direct Liquefaction of Selected Low-Rank Coals. American Chemical Society. Energy & Fuels, 19, h.200-207.

Speight, J.G, 1994, The Chemistry and technology of Coal, INC.

Setiabudi, Dedet Hermawan, 2010, Peningkatan Mutu Briket Batubara Melalui Pemilihan Jenis Binder yang Tepat, Jurnal Pemanfaatan Batubara (Volume 2, Nomor 1), Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto.

Subroto, Dwi Aries Himawanto, Sartono, 2007, Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan Terhadap Karakteristik Mekanik dan Karakteristik Pembakaran Briket Kokas Lokal, Jurnal Teknik Gelagar Vol. 18, No. 01, Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.