Tambang STTNAS _ Mata Kuliah Batubara_Semester IV Coal sttnas supandi_2014_02_pendahuluan

SUPANDI, ST, [email protected]

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL (STTNAS) YOGYAKARTA.SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL (STTNAS) YOGYAKARTA.

March 2014

01_Pendahuluan

Batubara - COAL

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONALYOGYAKARTA 06 Maret 2014

Slide 2

Jurusan : Teknik PertambanganKode : AS7446PMata Kuliah : BatubaraSKS : 2 SKSSemester : IVWaktu Perkuliahan : 2 x 50 menitDosen Pengampu : Supandi – ST. MTSistem Perkuliahan : Penilaian : a. Tugas, presentasi dan Diskusi, Quiz, 20%

b. Ujian Tengah Semester (UTS) 30%c. Ujian akhir semester (UAS) 50%

Range Nilai : 0-20,9 = E ; 21-44 = D ; 45-60.9 = C ; 61 –80 = B ; 81 – 100 = A

Contact Person : [email protected]

Contract Kuliah


Slide 3

Literature1. Geological Research and Development Centre, Special Publication,

2003 STRATIGRAPHIC LEXICON OF INDONESIA”2. John A Katili, 1980, Geotectonics of Indonesia a Modern View,

department of geology Bandung Institute of Technology.3. Paul L Younger, Steven A. Banwart and Robert S Hedin, 2002. Mine

Water Hydrology, Pollution, Remediation. Kluwer AcademicPublisher.

4. Gerald M Friedman, John E Sanders, 1978, Principles ofSedimentology, John Willey & Sons.

5. Muchjidin, 2006 Pengendalian Mutu Dalam Industri Batubara, ITBPress.

6. Ukar W Soelistijo, PhD, APU, Perdagangan International Mineraldan Batubara.

7. Ministry of Energy, Mines and Petroleum Resources, 2008.Handbook for Mineral and Coal Exploration in British Columbia,Ministry of Environment.

8. Sukandarrumidi, 2008. Batubara dan Gambut, Gadjah MadaUniversity Press.

9. Suryanto dkk, 1997. Good Mining Practice, Studi Nusa.10. Crawfrord, Hustrulid, 1979. Open Pit Mine Planning and Design,

Society of Mining Engineer.

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONALYOGYAKARTA

EXPOSE STRUCTURE ON LOW WALL

123

4

5

06 Maret 2014Slide 4


5

SPECIFIC STRUCTURE on AREA 1

06 Maret 2014


6


06 Maret 2014


7


06 Maret 2014


8


06 Maret 2014


9


06 Maret 2014


Slide 10

Pengetahuan Dasar Batubara

Batubara termasuk dalam batuan sedimen yangdibentuk dari hasil pengubahan sisa-sisa tumbuh-tumbuhan yang terjadi selama puluhan atau ratusanjuta tahun.

Sesuai dengan bahan asalnya batubara terdiri darielemen-elemen arang (karbon), oksigen, belerang,hidrogen, dan beberapa mineral logam dalam bentukdan jumlah bayangan (traces).

Kualitas batubara tergantung dari jenis bahanasalnya dan peningkatan mutu oleh faktor geologitermasuk gradien geotermal dan sebagainya.

user

Highlight

user

Highlight


Slide 11

Pengetahuan Dasar BatubaraPENGERTIAN BATUBARADefinisi batubara harus ditinjau dari beberapa aspek, antara lain, sifat fisiknya, kejadiannya, danpemanfaatannya. Berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai pengertian batubara secaraumum dan luas, akan disampaikan berbagai definisi batubara dari beberapa penulis, yaitu:1.Thiessen (1947)

Batubara adalah suatu benda padat yang kompleks, terdiri dari bermacam-macam unsurmewakili banyak komponen kimia, dimana hanya sedikit dari komponen kimia tersebut yangdapat diketahui. Pada umumnya homogen, tetapi hampir semua berasal dari sisa-sisatumbuhan yang sangat kompleks, terdiri dari bermacam-macam serat dimana sertiap seratterdiri dari beberapa sel. Dengan sendirinya bahan-bahan tersebut akan berkomposisisejumlah komponen kimia dalam perbandingan yang sangat bervariasi.

2. Spackman (1958):Batubara adalah suatu benda padat karbonan berkomposisi maseral. Pengertian

batubara disini berarti termasuk semua batubara dari berbagai derajat batubara (coal rank)yang diawali dari gambut, lignit, batubara sub-bituminus, batubara bituminus, semiantrasit, antrasit, dan meta antrasit.3.The International Hand Book of Coal Petrography (1963)

Batubara adalah batuan sedimen yang mudah terbakar, terbentuk dari sisa-sisatumbuhan dalam variasi tingkat pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan terkubur dalamcekungan- cekungan yang diawali pada kedalaman yang tidak terlalu dangkal. Cekungan-cekungan

ini pada garis besarnya dibagi atas cekungan limnik (intra continental) dancekungan paralis yang berhubungan dengan air l aut. Segera setelah lapisan-lapisan dasarturun terus- menerus, sisa-sisa tanaman yang terkubur tersebut dipengaruhi oleh prosesnormal metamorfosis terutama oleh temperatur dan tekanan.4.Wolf (1984)

Batubara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, berasal dari tumbuh-tumbuhan(komposisi utamanya karbon, hidrogen, dan oksigen), berwarna coklat sampai hitam,sejak pengendapannya terkena proses kimia dan fisika yang mengakibatkan terjadinyapengkayaan kandungan karbonnya.


Slide 12

Pengetahuan Dasar BatubaraSEBARAN SUMBERDAYA BATUBARASebaran batubara dapat ditinjau dari dua aspek, yaituaspek ruang dan waktu, keduanya dikendalikan olehfaktor geologi.

Aspek ruang berkait dengan keterdapatannya yang hanyadijumpai pada tempat-tempat tertentu saja.

Aspek waktu di tandai oleh terbentuknya batubara pada periode-periode tertentu saja. Hal ini disebabkan oleh evolusi tumbuhandan iklim yang merupakan faktor penting dan menentukan kapanserta dimana batubara terbentuk.

Faktor geologi (geotektonik) yang merupakan faktor umum dandominan. Bermacam tumbuhan yang dikenal pada saat ini telahmengalami proses evolusi yang sangat panjang mulai dari JamanDevon sampai puncaknya pada Jaman Karbon. Pada Tersier,tumbuhan rawa mempunyai ragam yang lebih banyak dibandingkanJaman Karbon

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight

user

Highlight


Slide 13

Pengetahuan Dasar BatubaraFaktor-faktor geologi yang mempengaruhi penambangan batubara

Beberapa faktor geologi yang mempengaruhi kegiatan penambangan batubara, yaitu:Karakteristik batubarakomposisi (“kualitas”)nilai kalorikekerasan (ketahanan terhadap gerusan)sifat mudah terbakarsifat coking atau sifat khusus lainnya

Karakteristik lapisan batubaratebalkemiringankemenerusansebaranbentukkehadiran parting dan karakteristiknyakondisi roof dan floorkedudukan lapisan batubaratingkat pelapukan

Kedalaman dari permukaankemiringan perlapisankarakteristik struktur (sesar, lipatan, kekar)karakter lapisan penutup (tebal dan sifat fisik)

Hadirnya material pengotor atau yang bersifat merugikanbatuanterobosanairgasabu


Slide 14


Komposisi Batubara

LOI : loss on ignition

Mineral MatterPure Coal

(C,H,N,O,S,N, Trace elements)Moisture

Ash LOI Volatile Matter Fixed Carbon Inherent Moisture

Adherent Moisture

user

Sticky Note

kadar air asli yang terkandung dari dalam batubara itu sendiri

user

Sticky Note

kadar air batubara akibat penambahan air dari eksternal,misal butir air hujan di sela sela butir batubara

user

Sticky Note

bahan bahan yang mudah terbaakr


Slide 15


Kandungan Unsur Kimia Dalam Batubara

Secara kimia, batubara tersusun atas tiga komponen utama, yaitu:

1. Air yang terikat secara fisika dan dapat dihilangkan pada suhu sampai 105 o C disebut Moisture;

2. Senyawa batubara atau coal substance atau coal matter;

3. Zat mineral atau mineral matter


Slide 16


Total Moisture

FreeMoisture

ResidualMoisture

Organic

Matter(pure coal)

VolatileMatter

FixedCarbon

VolatileMM

Ash

MineralMatter

Raw Coal Air-dryCoal

DryCoal

RawCoke

PureCoke

SKEMA SUSUNAN KIMIA BATUBARA


Slide 17

Pengetahuan Dasar BatubaraProses Pembentukan Endapan Batubara


Slide 18



Slide 19


SIFAT – SIFAT UMUM ENDAPAN BATUBARA• TIDAK TERBARUKAN

• TERJADINYA DITENTUKAN OLEH PROSESGEOLOGI:

- SIFAT KIMIA DAN FISIKA TERTENTU- KUANTITAS DAN KUALITAS TIDAK MERATA

- PENYEBARAN DAN BENTUK TIDAK TERATUR( TIDAK MENGENAL BATAS ADMINISTRASI )

• UMUMNYA MEMPUNYAI RISIKO TINGGI YANGMEMERLUKAN TAHAPAN KEGIATAN SISTIMATIKPEMETAAN GEOLOGI, PENYELIDIKAN UMUM,EKSPLORASI, STUDI KELAYAKAN, KONSTRUKSI, EKSPLOITASI, PENGOLAHANDAN TRANSPORTASI

• NILAI EKONOMINYA SANGAT DIPENGARUHIOLEH TEKNOLOGI, POLEKSOSBUD, KEBIJAKANFISKAL, INDUSTRI, PASAR DAN GEOGRAFI ( INFRASTRUKTUR / LOKASI )


Slide 20


6

Cibuniasih(Pb, Au)

9

11

N

BUSUR MAGMATIK SUNDA - BANDA

Cu

Tangse(Cu)

Rawas(Au)

Sn

Bangkinang(Sn)

Sn

Sn

Lebong Tandai(Au, Ag)

Cikotok(Au)

Lampung(Au)

Singkep(Sn)

3Sn

Kelapa Kampit(Sn)

G. Pongkor(Au,Ag)

S. Liat & Belinyu(Sn)

Salopa/Cineam(Au)

G. Bawang(Mo)

Sanenrejo(Cu, Au)

Selogiri(Au)

Barru(Cr)

Meratus(Ni)

MT. Muro(Au,Ag)

Cempaka(Pt)

Kelian( Au)

Sekko(Cu)

Batuhijau(Cu,Au)

Malala(Mo)

Baturape (Pb)

Sangkaropi(Cu)

Bulagidun(Cu,Au)

Tapadaa(Cu)

G. Pani(Au, Cu)

Ratatotok(Au)

Gosowong(Au)

Soroako(Ni, Co)

Lerokis/Kalikuning (Au, Ag)

Pomala(Ni,Co)

Kaputusan(Cu)

Loloda(Cu,Mn)

0 600300

KilometerTanjung Buli

(Ni, Co)

P. Gebe(Ni,Co)

G. Bijih(Cu, Au)

Grasberg(Cu, Au)

Au

Peg. Cycloop(Ni,Co)

Granit Tersier

KETERANGAN

Vulkanik Tersier

Vulkanik Kuarter

Batuan Basa-Ultrabasa

Granit Pra Tersier

Vulkanik Pra Tersier

Sedimen Tersier-Kuarter

Sedimen dan VulkanikPaleozoikum - Mesozoikum

Sedimen dan VulkanikMesozoikum - Kenozoikum

Ni-Co dalam batuan Ultramafik

Au-Cu dalam batuan Asam-Intermediet

Cr-Fe dalam batuan Ultramafik

Bauksit-Timah dalam Granit

Au- Cu - Mo Porpiri dalam batuan Granit

Keterdapatan Mineral

Tambang Aktif

SIMPLIKASI ZONA MINERALISASI BERHUBUNGAN DENGAN BATUAN INDUK (DIADOPSI DARI BEBERAPA SUMBER)


Slide 21


Kilometer

N

0 250 500

Busur Aceh

Busur Kalimantan Tengah

Busur Sumatera - Meratus

Busur Sunda - Banda

Busur Sulawesi Timur - Mindanau

Busur Halmahera

Busur Irianjaya Tengah

Cu

Tangse(Cu)

Rawas(Au)

Sn

Bangkinang(Sn)

Sn

Sn

Lebong Tandai(Au, Ag)

Cikotok(Au)

Lampung(Au)

Singkep(Sn)

3Sn

Kelapa Kampit(Sn)

G. Pongkor(Au,Ag)

S. Liat & Belinyu(Sn)

Salopa/Cineam(Au)

G. Bawang(Mo)

Sanenrejo(Cu, Au)

Selogiri(Au)

Barru(Cr)

Meratus(Ni)

Sumatera - Meratus Arc

MT. Muro(Au,Ag)

Cempaka(Pt)

Kelian( Au)

Sekko(Cu)

Batuhijau(Cu,Au)

Malala(Mo)

Baturape (Pb)

Sangkaropi(Cu)

Bulagidun(Cu,Au)

Tapadaa(Cu)

G. Pani(Au, Cu)

Ratatotok(Au)

Gosowong(Au)

Soroako(Ni, Co)

Lerokis/Kalikuning (Au, Ag)

Pomala(Ni,Co)

Kaputusan(Cu)

Loloda(Cu,Mn)

0 600300

KilometerTanjung Buli

(Ni, Co)

P. Gebe(Ni,Co)

G. Bijih(Cu, Au)

Grasberg(Cu, Au)

Au

Peg. Cycloop(Ni,Co)

KETERANGANMIOSEN AKHIR - PLIOSEN

PALEOSEN - TERSIER TENGAH

KAPUR AKHIR

Keterdapatan Mineral

Tambang aktif

PENYEBARAN BUSUR MAGMATIK BERHUBUNGAN DENGAN MINERALISASI DI INDONESIA


Slide 22


RISIKO BIAYA

WAKTU (TH)0PENYELIDIKANUMUM

EKSPLORASI

2 5STUDIKELAYAKAN

SURVAI DASARGEOLOGI

WILAYAHSURVAITINJAU100 %N Ha

WILAYAHCADANGAN

PERTAMBANGAN<10 %N Ha

SUMBERDAYATEREKA

SUMBERDAYA TERTUNJUK/TERUKUR

CADANGAN TERBUKTI

ENDAPANHIPOTETIK

7KONSTRUKSIDAN EKSPLOITASICADANGANLAYAK TAMBANG

10

40

20

RISIKO DAN BIAYA EKSPLORASISUMBERDAYA MINERAL DAN

BATUBARA


Slide 23



Slide 24


Klasifikasi Batubara

Scientific classification

Commercial classification

Coalification High Low

Anthracite Bituminous Lignite Brown-Coal Peat

Utilization Coking coal for coke and gasStream coal for power generationAnthacite for briquetting


Slide 25

Pengetahuan Dasar BatubaraScientific Classification

Classification Contents Etc.

Rank Vitrinte mean random refrectance (%) Gross calorific value (MJ/kg)

ECE-UN

Petrographic Content

Maceral group analysis(vitirnite,liptinite,mmf volume %)

ECE-UN

Grade Ash (mineral matter) content (%,db) ECE-UN

C% Carbon content (% daf)

Geological era Paleozoic, Jurassiera

Original plants Terrestrial, aqua plant


Slide 26


Scientific ClassificationESE-UN in Seam Coal Classification, 1993

R : Reflectance of vitrinite

R

High Rank AntharaciteMeta > 4.0Ortho 2.5-4.0

Semi 2.0-2.5

Medium Rank Bituminous

Meta 1.4-2.0

Ortho 1.0-1.4

Semi 0.6-1.0

Low RankSub-bituminousLignite

0.4-0.6

0.4<


Slide 27

Pengetahuan Dasar BatubaraCommercial Classification

1. Standard for coal classification International classification

2. For utilizationStream Coal, Coking Coal, Anthracite

3. By sizeRun-of-mine Coal > 50 mmLump Coal 38-50 mmCoarse Grain Coal 25-37 mmFine Grain Coal <25 mm

Small Coal >1-3 mmVery Fine Coal < 3 mm


Slide 28

Pengetahuan Dasar BatubaraProved Recoverable Reserves

WEC 1998[Mtonnes]

Bituminous + Anthracite

Sub-bituminous

Lignite Total Share (%)

USA 111,338 97,472 33,327 246,643 25.1

Russian 49,008 33,700 10,450 157,010 16.0

Chinna 62,200 1,900 18,600 114,500 11.6

Australia 47,300 -- 41,200 90,400 9.2

India 72,733 -- 2,000 74,733 7.6

South Africa 55,333 -- -- 55,333 5.6

Germany 24,000 -- 43,000 67,000 6.8

Others 8,749 43,971 47,122 178,592 18.1

Word Total 509,491 279,021 195,699 984,211 100


Slide 29


Coal and Their UsesHigh High

Carbon/Energy Content Moisture Content

(%:World Reserves)

Domestic/ Manufacture Power Generation Largely powerUses Industrial of iron and stell Cement manufacture

generation smokeless fuel Industrial isues(Source:WCI,1996)

Coal

Hard Coal50%

Low Rank Coal50%

Sub-bituminous19%

Lignite31%

Anthracite-1%

Bituminous49%

Metallurgical(Coking Coal)

Thermal(Steam Coal)


Slide 30

Pengetahuan Dasar BatubaraBasis of Analysis

Received/sampled/dispatched base

Air dried base (a.d.)

Dried base (d.b.)

Dry,ash-free base (d.a.f.)

Dry,mineral-matter-free (d.m.m.f.)

LOI : loss on ignition

Ash LOI Volatile Matter Fixed Carbon Inherent Moisture Adherent Moisture

Mineral Matter Pure Coal (C,H,N,O,S,etc) Moisture

COAL


Slide 31


Coal Analysis by Different BaseAs received Dry basis Dry, ash free

Proximate Analysis (wt%)MoistureAshVolatile MatterFixed Carbon

3.49.5

20.666.5

---9.8

21.368.9

------

23.776.4

Ultimate Analysis (wt%)CarbonHydrogenOxygenNitrogenSulfur

77.294.595.611.731.31

80.004.362.691.791.36

88.694.832.991.981.51

Calorific Value (MJ/kg)Gross 31.68 32.79 36.15


Slide 32

Pengetahuan Dasar BatubaraClassification of Coal in Use

Steam Coal Direct use Pulverized coal combustionFluidized bed combustionStoker combustionPulverized coal injection

Processing CWM Atomizing combustionCCS Pulverizing coal combustion

Conversion Gasification Combined cycle generationRaw material for chemicals

Liquefaction Alternative fuel

Coking Coal Carbonization Coke Iron making

Tar Raw material for chemicals

Anthracite Carbon material, Briquette


Slide 33

Pengetahuan Dasar BatubaraExample of Coal Quality for Power Generation

Evaluation Items Unit LimitGross calorific value (a.d.) Kcal/kg > 6,200

Total moisture (a.d.) Wt% < 20

Fuel ratio (FC/VM) --- < 2.2Nitrogen (d.b.) Wt% < 1.7Total sulfure Wt% < 1.0Size distribution(-2mm) Wt% < 30Ash / Initial deformation temp. °C > 1,150Ash / Hemisphere temp. °C > 1,150Na2O in ash Wt% < 2.0Basicity of ash (CaO+MgO) / Fe2O3 --- < 1.0Ash electric resistivity Ohm-cm < 1013


Slide 34

Pengetahuan Dasar BatubaraCoal Properties Required for Combustion

Chemical Properties :1. Total moisture2. Ash content3. Volatile matter4. Calorific value5. Sulfur content6. Chlorine content7. Trace element8. Swelling and agglomerating

behavior9. Reflectance and petrographic

content

Ash Properties :1. Ash composition2. Ash fusion temperature3. Slagging and fouling Indices4. Ash electric resistivity

Physical Properties :1. HGI2. Abrasion index3. Friability4. Dustiness


Slide 35

Pengetahuan Dasar BatubaraEvaluation Indices for Combustion

Evaluation Items IndicesCombustibility (burn out) Fuel ratio (FC/VM), VM

NOx emissions Nitrogen content, Fuel ratio

Slagging property Ash fusion temp.,B/A ratio, Slagging indexHeat transfer property (Slagging&Fouling property)

Electrostatic precipitability Ash composition, Particle size profile, Intrinsic electric resistance

Grindability HGIHandling property Moisture, Particle size profile, Fine particleSpontaneous combustibility O/C, VM, Fuel ratioCoal dust dispersion Moisture, HGI, Fine particle


Slide 36


Coal Properties for Other Uses

1. GasificationMore active sitesHigher porosityHigher calcium contentLow ash fusion temperature

2. LiquefactionHigh volatile matterHigh vitrinite contentLow ash contentHigh ash fusion temperature


Slide 37

Pengetahuan Dasar BatubaraEnvironmental Impact of Coal

3. Steel-making1) Chemical properties2) Rheological properties3) Petrographical composition4) Coke strength prediction


Slide 38

Pengetahuan Dasar BatubaraEnvironmental Impact of Coal

1. Coal productionDust, Mine waste disposal, Mine water drainage

2. Coal preparationSolid waste disposal, Liquid waste disposal,Noise and vibration, Process water,Particulate and gaseous effluents

3. Coal transportation and storageDust, Pipeline slurry, Spontaneous combustion,Surface water run - off

4. Coal utilizationCO2, SOx, NOx, Solid waste disposal


Slide 39


ENVIRONMENTAL REGULATIONNOx, Sox, Dust Trace Element

Present Regulation Present Regulation (ash Disposal)

NOx ≈ 20 ~ 50 ppm Pd < 0.3 mg/l, Cd < 0.3 mg/lSOx ≈ 20 ~ 50 ppm Se < 0.3 mg/l, Hg < 0.005 mg/lDust ≈ 10 ~ 20 mg/Nm3 As < 0.3 mg/l, Cr < 1.5 mg/l

Future Regulation Future Regulation

NOx ≤ 10 ppmSOx ≤ 10 ppm Waste Water B, F, Ni, Mo,…….Dust ≤ 10 mg/Nm3 Air Pollution Cl, F, Hg

Triple Ten


Slide 40


Tambang STTNAS _ Mata Kuliah Batubara_Semester IV Coal sttnas supandi_2014_02_pendahuluan

Education

Transcript of Tambang STTNAS _ Mata Kuliah Batubara_Semester IV Coal sttnas supandi_2014_02_pendahuluan