5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 1/14
BAB I
PENDAHULUAN
Sejak krisis minyak pada tahun 1970-an perubahan dari minyak menjadi batubara
sebagai alternatif pemakaian bahan bakar, telah berkembang dengan cepat dalam industri
semen yang mengkonsumsi energi relatif tinggi. Pemilihan batubara sangat penting untuk
pemanfaatannya dalam industri semen karena kualitas batubara (fisik kimia) yang sangat
tergantung pada sumber pemasok, akan mempengaruhi kualitas semen dam operasi pabrik.
Industri semen merupakan industri yang dalam prosesnya mengkonsumsi energi
relatif tinggi. Pada tahun 1970-an, harga minyak yang tinggi hampir menjadi penghalang
dalam industri semen. Sehubungan dengan hal tersebut, banyak negara pada saat ini memakai
batubara sebagai sumber bahan bakar alternatif. Dalam pembakaran klinker, bahan bakar
tidak hanya berfungsi untuk menghasilkan temperatur yang tinggi tetapi juga mempengaruhi
proses pembakaran itu sendiri yaitu pada produk pembakaranya. Umumnya bahan bakar yang
digunakan adalah minyak,batubara, gas alam atau campuran ketiganya. Karena harga minyak
dan gas alam semakin naik, banyak industri yang memakai batubara sebagai sumber
alternatif. Jika digunakan batubara sebagai bahan bakar, akan dihasilkan abu batubara yang
masuk kedalam komposisi klinker dan kualitas batubara sebagai bahan bakar bisa
berfluktuasi sehingga dapat mempengaruhi kualitas klinker.
1
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 2/14
BAB II
PEMBAHASAN
II.1 Penyiapan Batubara Dan Sistem Pengumpan Kedalam Kiln
Penyiapan batubara dan sistem pengumpan kedalam kiln terdiri dari preparasi,
penggerusan, dan sistem pembakaran preparasi batubara dalam industri semen meliputi
penyimpanan, blending, pengeringan dan penggerusan. Dalam kasus dimana laju konsumsi
batubara tinggi dan abtubara yang digunakan berasal dari berbagai pemasok yang berbeda
untuk memperoleh batubara yang secara fisik dan kimia relatif seragam sehingga dapat
diperoleh kondisi operasi yang baik dalm kiln.
a. Penyimpanan dan Blending
Sesudah di bongkar di suatu pabrik, batubara disimpan di suatu gudang
penyimpanan. Jika batubara disimpan untuk waktu yang lama, volatile matter makin
lama makin banyak yang terlepas. Hal ini akan menyulitkan pada saat psoses penyalaan.
Jika batubara terekspos pada udara luar, terjadi juga oksidasi dan ini menyebabkan
terjadinya pembakaran spontan (self-ignition). Oleh karena itu, dalam kasus
penyimpanan yang lama khususnya batubara dengan kadar volatile matter yang tinggi batubara harus disimpan dalam bentuk lapisan tipis sehingga panas yang disebabkan oleh
oksidasi dapat segera dihilangkan.
Batubara denga nilai kalor yang bervariasi, paling tidak dikehendaki. Karena
memberikan perubahan-perubahan yang fundamental pada bentuk nyala api,
karakteristik perpindahan panas, dan laju masukkan. Konsekuensinya, produktivitas
menjadi lebih rendah dan konsumsi panas meningkat dengan tidak terpenihinya kualitas
klinker. Oleh karenanya prehomogenisasi batubara di tempat proses preblending perlu
dilakukan, khususnya pada kasus dimana kualitas batubara menunjukkan fluktuasi yang
besar dalam penyediaannya. Aturan FIFO perlu dilaksanakan disini untuk mencegah
batubara yang berlebihan.
b. Penggerusan dan Pembakaran
2
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 3/14
Batubara yang akan dibakar harus berukuran halus (bubuk), oleh karena itu setiap
sistem pembakaran dilengkapi dengan peralatan penggerusan. Ada dua jenis mesin
penggerus yang umum digunakan yaitu tube ball mills dan roller mills, keduanya
mempunyai keuntungan yang berbeda. Ball mills lebih sederhana, fleksibel dan lebih
aman dibandingkan dengan roller mills. Roller mills mengkonsumsi energi lebih rendah,
perlu investasi kapital rendah tetapi mempunyai laju keausan lebih tinggi. Keuntungan
terpenting kedua alat gerus tersebut adalah dimungkinkannya penggunaan udara panas
terhadap batubara yang dibawa secara pneumatic dan dalam keadaan kering. Dengan
demikian dapat didesain sistem pengeringan dan penggerusan dengan menggunakan gas
bunag yang lebih dingin atau gas-gas buang dari kiln sebagai sumber panas.
Berbagai sistem gabungan penggerusan dan pembakaran telah dikembangkan.
Terdapat tiga sistem penggerusan pembakaran batubara standar, yaitu :
- Sistem Pembakaran Langsung (direct firing system)
- Sistem pembakaran Tak Langsung (indirect firing system)
- Sistem pembakaran Semi-Langsung (semi-direct firing system)
Sistem Pembakaran Langsung
Dalam sistem pembakaran langsung, semua batubara yang dihasilkan di grinding
mill langsung diumpankan kedalam tanur putar (kiln) bersama udara pengeringnya tanpa
melalui intermediate storage bin. Kipas sistem mill akan menarik udara panas
(temperatur tidak melebihi 3500C) dari mill dan mengeluarkannya bersama-sama
sebagai udara primer.
Sistem Pembakaran Tidak Langsung
Sistem pembakaran tidak langsung dikarakteristikkan oleh adanya storage bin
antara mill dan kiln. Batubara hasil penggerusan diumpankan ke cyclone sehingga terjadi
proses klasifikasi, underflow berupa batubara halus disimpan di intermediate storage bin
3
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 4/14
sementara overflow umumnya berupa aliran gas. Selanjutnya aliran gas dibagi dua,
disirkulasikan ke mil yang lain masuk ke penangkap debu untuk seterusnya dilepas ke
udara luar. Batubara halus dari bin dengan bantuan blower ditiupkan ke burner untuk
dibakar.
4
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 5/14
Sistem Pembakaran Semi Langsung
Dalam sistem pembakaran semi langsung, udara pembakaran diperoleh dari
sistem sirkulasi udara dalam sirkuit penggerusan. Tidak ada udara yang dilepas ke
atmosfir sehingga menghemat biaya kapital sseharusnya untuk peralatan pembersihan
gas.
II.2 Pengaruh Sifat-Sifat Batubara Pada Pembuatan Semen
Sifat-sifat batubara mempunyai pengaruh besar pada pembuatan semen yaitu
pengaruh pada kimia semen, penggerusan batubara, pada sistem pembakaran operasi kiln dan
sebagainya.
a. Nilai Kalor
Nilai kalor menyatakan energi yang diperoleh dari pembakaran batubara dan
menentukan berat batubara yang harus ditangani oleh sistem. Batubara denga nilai kalor
yang tinggi lebih disenangi karena akan mengamankan biaya peralatan dan biaya kapital
5
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 6/14
operasi. Batubara dengan nilai kalor tinggi akan menurunkan konsumsi panas spesifik
untuk pembakaran klinker.
b. Abu batubara
Residu yang tertinggal setelah pembakaran batubara secara sempurna disebut abu
dan umumnya terdiri dari Al2O3 15-20%, SiO2 25-40%, Fe2O 20-45% dan CaO 1-5%.
Selama reaksi clinkering dalam kiln, abu batubara bergabung denagn campuran baahan
baku yang diumpankan ke kiln dan mengubah kandungan komponen-komponen klinker.
Kenaikkan kadar abu menyebabkan menurunnya karakteristik pembakaran, dan
dibutuhkan penggerusan batubara yang lebih halus agar dihasilkan pembakaran yang
baik. Jika temperatur leleh abu rendah, karakteristik pembuatan klinker menjadi lebih
baik dan reaksi dengan bahan bakar dalam pembuatan semen yang diinginkan adalah
lebih rendah dari 13500C.
c. Volatile Matter dan Kehalusan
Bila pembakaran batubara pulverized terjadi, pertama-tama volatile matter bereaksi
dengan udara. Penyalaan batubra dengan kadar volatile matter yang tinggi berlangsung
dengan mudah dan kondisi pembakaran bisa berlangsung stabil tanpa perlu batubara
berukuran sangat halus yang berlebih. Pada batubara dengan kadar volatile matter
rendah, penyalaan seringkali sulit dan dihasilkan nyala api yang panjang sehingga
perpindahan panas di dalam kiln berlangsung dengan baik. Kadar volatile matter
batubara yang digunakan dalam industri semen umumnya sekitar 26-30%.
Apabila kita membakar batubara dengan free grate, maka panjang nyala yang
dihasilkan, tergantung besarnya kandungan volatile matter nya. Batubara dengan kadar
volatile matter yang tinggi, akan menghasilkan nyala yang panjang diatas grate fire dan
batubara dengan kadar volatile matter yang rendah, akan menghasilkan nyala yang
pendek. Oleh karenanya antrasit biasa disebut dengan short flaming coal dan bitumine
sebagai long flaming coal.
Akan tetapi batubara akan menghasilkan hasil yang berbeda bila dibakar dalam
bentuk batubara halus didalam tanur putar. Long flaming coal bila dibakar dalam tanur
putar sebagai batubara halus akan terurai dengan segera dan volatile matter yang
menguap akan terbakar dengan cepat. Sedangkan partikel coke yang sudah tersegregasiakan mempunyai luas permukaan yang sangat besar sehingga serbuk batubara dapat
6
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 7/14
terbakar secara cepat. Hal ini yang menyebabkan long flaming coal didalam tanur putar
akan terbakar hanya dalam daerah yang pendek dari tanur atau dengan kata lain akan
menghasilkan nyala pendek. Short flaming coal mengandung sedikit volatile matter, bila
dibakar dalam tanur putar sebagai batubara halus akan terurai secara lambat, sehingga
akan terbakar dalam jarak yang lebih panjang. Dengan demikian, batubara yang disebut
short flaming coal bila dibakar sebagai batubara halus didalam tanur putar, akan
menghasilkan nyala yang panjang. Operasi pembakaran dalam tanur putar membutuhkan
pembakaran dengan suhu nyala yang sangat tinggi, karena proses klinkerisasi
memerlukan suhu material sekitar 1450 0C. disamping itu suhu nyala yang lebih tinggi
akan menghasilkan heat transfer yang lebih besar. Kedua hal ini sangat berpengaruh
dalam hal efektifitas dan efesiensi operasi pembakaran dalam tanur putar. Walaupun
antrasit memiliki nilai kalor yang tinggi, penggunaannya sebagai bahan bakar dalam
tanur putar kurang disukai, karena antrasit menghasilkan nyala yang lebih panjang
dengan suhu yang relative lebih rendah.
Demikian juga lignit, yang disamping mempunyai kandungan volatile matter yang
tinggi dan heating value rendah, tidak disukai karena akan menghasilkan suhu nyala
yang lebih rendah. Bitumine adalah jenis batubara yang lebih disukai pemakaiannya
sebagai bahan bakar dalam tanur putar, karena mempunyai kandungan volatile matter yang cukup, tetapi nilai kalornya relative tinggi. Oleh karena itu bitumine dapat
menghasilkan suhu nyala yang lebih tinggi. Akan tetapi bitumine yang berkandungan
abu lebih besar (akibat adanya impurities yang biasanya dari clay dan sebagainya) atau
berkandungan air yang tinggi juga tidak disukai, karena hal-hal tersebut akan
menurunkan suhu nyala disamping membutuhkan juga excess air yang lebih besar. Hal
ini akan mengakibatkan rendahnya efektifitas dan efisiensi operasi pembakaran dalam
tanur putar.
d. Kadar Air
Kadar air tidak hanya berpengaruh pada Grindability tetapi juga pada kapasitas
sistem pengeringan. Air bisa berupa inherent moisture maupun surface moisture.
Batubara dengan kadar air tinggi di atas 15% tidak cukup dikeringkan dalam sirkuit
penggerusan konvensional sehingga diperlukan pengeringan terpisah. Dengan kadar air
di bawah 15% sirkuit penggerusan mampu menghasilkan batubara halus dengan kadar 1-
7
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 8/14
1,5% air dengan menggunakan udara dari pendingin klinker dan gas buang kiln sebagai
sumber panas. Kadar air mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kapasitas mill.
Umumnya jika kadar air naik 1-3% kapasitas tube ball mill akan menurun sekitar 45-
50% dan bersamaan dengan itu konsumsi energi spesifik naik sekitar 10% untuk ukuran
partikel yang sama.
e. HGI (Hardgrove Gidability Indeks)
Harga HGI yang tinggi menyatakan kemampuan penggerusan batubara yang baik.
Umumnya nilai HGI naik sekitar 10, keluaran mill spesifik naik sekitar 15-20%.
f. Kadar Sulfur dan Logam-Logam Alkali
Sulfur bereaksi dengan logam-logam alkali dan oksigen dalam zona pembakaran
menghasilkan alkali sulfat dalam fase gas. Alkali-sulfat mengkondensasi pada bahan
baku dalam preheater dan dikembalikan ke kiln.
Jika bahan baku dan batubara mengandung jumlah sulfur dan alkali secara teoritik
seimbang. Jika perbandingan sulfur terhadap alkali tidak seimbang disebabkan jumlah
sulfur di dalam batubara berlebihan sulfur akan bereaksi dengan kalsium oksida
membentuk kalsium sulfat yang seringkali potasium-sulfat yang mengkondensasi sebagai
liquid pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan alkali sulfat. Kondensat ini
membantu pembentukan materi yang lengket (sticky material) yang sangat
membahayakan operasi kiln sehingga menurunkan kualitas semen yang dihasilkan.
II.3 Operasi Pemakaian Batubara Pada Tanur Putar
Dalam pemakaian batubara sebagai bahan bakar dalam operasi tanur putar, terdapat
beberapa hal yang spesifik yang perlu diperhatikan yaitu :
a. Pemakaian Udara Primer
Udara primer berperan antara lain sebagai :
- Sarana transportasi untuk injeksi batubara ke dalam tanur putar
8
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 9/14
- Suatu alat pengendali nyala
Dengan demikian udara primer yang temperaturnya rendah ini, maka udara
pembakaran yang terdiri dari primary air dan secondary air, akan mempunyai
temperature campuran relative rendah. Oleh karena itu sebenarnya secara ekonomis
pemakaian udara primer ini kurang menguntungkan. Di dalam operasi pemakaian
batubara, pemakaian udara primer ini dapat berkisar antara 15-20% dari kebutuhan udara
pembakaran.
b. Pemakaian Excess Air Yang Besar
Berdasarkan teori kinetika reaksi, bahan bakar gas dan cair lebih reaktif dengan
oksigen, dibandingkan oksigen dengan batubara. Hal ini mudah dimengerti karena
pembakaran batubara akan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :
- Perpindahan panas dari burning zone ke partikel batubara secara konveksi dan
radiasi
- Perpindahan panas melalui lapisan abu yang bersifat isolator menuju front
oksidasi secara konduksi
- Reaksi kimia antara C, S, H2 dengan H2, CO, H2O dan SO2
- CO2, SO2, CO dan H2 berdifusi dari front oksidasi ke bagian luar partikel
batubara
- Abu pembungkus sekeliling partikel batubara terdekomposisi secara termis
dan mekanis
Oleh karena itu untuk mencapai kesempurnaan pembakaran yang menggunakan
batubara sebagai bahan bakar diperlukan excess air yang relative besar. Dengan
pemakaian udara yang lebih besar ini, maka akan dihadapkan pada permasalahan :
- Kerugian panas karena terserap oleh kelebihan udara tersebut
9
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 10/14
- Transfer panas antara udara dan material di dalam kiln kurang sempurna,
karena waktu tinggal udara panas yang relative rendah
c. Stabilitas Umpan
Karena batubara merupakan bahan bakar dalam bentuk powder (bubukan) maka
sangat sulit diperoleh kondisi pengumpanan yang benar-benar stabil ke dalam kiln.
Ketidakstabilan umpan ini berarti ketidakstabilan panas didalam kiln, akan
mengakibatkan ketidakstabilan coating sebagai pelindung batu tahan api. Dengan
demikian akan mengakibatkan umur batu yang relative pendek.
d. Impurities dalam Batubara
Bila proses pencucian batubara tidak baik, maka akan ditemui impurities
(misal clay). Dengan adanya impurities ini, tentunya akan mengacaukan jumlah
umpan panas ke dalam tanur putar.
II.4 Persyaratan Mutu Batubara Dalam Industri Semen
Pada dasarnya semua jenis batubara dapat dipakai sebagai bahan bakar dalam tanur
putar. Dapat disimpulkan bahwa persyaratan mutu batubara yang dibutuhkan oleh industry
semen unit operasi dengan efektifitas yang cukup tinggi yaitu :
Nilai bakar net cukup tinggi, yaitu > 6.000 cal/gr
Volatile matter medium, maksimum 36-42%
Total moisture, maksimum 12%
Kadar abu maksimum 6%
Kadar sulphur maksimum 0,8%
Kadar alkali dalam abu, maksimum 2%
Ukuran batubara (raw coal)
10
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 11/14
Diatas saringan 100 mm = 0%
00 mm – 50 mm = 70%
50 – 25 mm = 25%
25 – 15 mm = 15%
Lolos 15 mm = 0%
Variasi kualitas diatas tidak lebih dari 10%
Batubara dengan kualitas yang tidak memenuhi persyaratan diatas akan
menghasilkan produktifitas yang lebih rendah, persyaratan-persyaratan diatas
dapat dijelaskan sebagai berikut :
- Nilai bakar net minimal 6.000 cal/gr, Volatile matter medium, maksimum
36-42%, Kadar abu maksimum 8%, dimaksudkan agar pemakaian
batubara tersebut dalam tanur putar, dapat menghasilkan target-target yang
diharapkan pada operasi pembakaran.
- Total moisture maksimal 12% dan kadar abu maksimal 6% serta ukuran
batubara sesuai ukuran, dimaksudkan agar tidak menyulitkan pada operasi
handling.
- Kadar sulphur maksimal 0,8% dan kadar alkali pada abu maksimal 2%
dimaksudkan agar tidak terjadi gangguan pada operasi tanur putar dan
tidak terjadi penurunan kualitas semen.
- Ukuran batubara dan volatile matter juga dimaksudkan agar tidak terjadi
kebakaran selama pengumpanan, makin banyak mengandung butiran-
butiran halus, maka tumpukan batubara akan mudah terbakar.
- Variasi kualitas 10% dari nilai-nilai yang dicantumkan dimaksudkan agar
persyaratan untuk mencapai operasi pembakaran yang stabil dapat
terpenuhi.
11
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 12/14
II.5 Pencemaran Lingkungan
Untuk mencapai kesempurnaan pembakaran batubara, diperlukan excess air yang
relative banyak, sayangnya bahwa dengan excess air yang lebih tinggi mengakibatkan
temperature di dalam kiln akan lebih rendah. Oleh karena itu dalam kenyataan praktek sering
ditemukan bahwa proses reaksi pembakaran belum berlangsung sempurna, meskipun gas
telah keluar dari suspension preheater. Hal ini ditunjukan dengan adanya kandungan CO dari
gas tersebut. Bahkan tidak terjadi, terutama pada saat heating up, atau adanya fluktuasi
umpan batubara yang cukup besar, gas keluar cerobong pun masih berwarna hitam. Hal ini
menunjukan bukan hanya CO saja yang terkandung dalam gas tersebut, melainkan batubara
yang belum terbakar.
Apabila kandungan gas CO dari gas menuju electro precipator sebagai alat penangkap
debu lebih besar dari 0,6%, maka untuk menghindari peledakan, alat penangkap debu ini
akan off sehingga dengan demikian tidak ada penangkapan debu, yang berarti sekitar 7% dari
umpan raw meal akan terbang bersama-sama gas yang keluar cerobong, yang tentunya
menimbulkan masalah-masalah antara lain :
- Pencemaran udara, baik debu maupun gas CO
- Kerugian karena hilangnya material
Proses reaksi pembakaran batubara ini akan berkelanjutan hingga diseluruh saluran
gas panas, mengakibatkan temperature gas tersebut bias sangat tinggi. Dalam kondisi seperti
ini tidak jarang mengakibatkan kerusakan impeller dari fan yang dilalui atau kerusakan
expansion joint dari ducting atau terhadap ducting itu sendiri.
Resiko-resiko pencemaran lingkungan, kehilangan material dan kerusakan peralatan ini dapat
dikurangi atau dihindari antara lain dengan cara :
- Mengusahakan kesempurnaan pembakaran di burning zone dalam kiln dengan
memahami kinetika proses pembakaran.
- Perencanaan system kiln dan injeksi batubara yang baik.
12
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 13/14
Hal tersebut diatas akan merupakan sumber pencemaran lingkungan melalui gas
buang, disamping itu sumber pencemaran lain terjadi selama penyimpanan dan selama
operasi eksploitasi dan preparasi batubara, juga terjadi kebocoran-kebocoran yang
menimbulkan pencemaran lingkungan.
BAB III
KESIMPULAN
Pada industri semen batubara tidak hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk
menghasilkan temperatur yang tinggi tetapi juga pempengaruh produk semen tersebut.
Pemasokan batubara dengan kualitas yang berubah-ubah akan mempengaruhi kualitas produk
semen yang dihasilkan olehkarena itu sebelum diumpankan kedalam kilen batubara harus
melewati beberapa proses terlebih dahulu.
Sistem pengumpanan batubara pada kilen terbagi menjadi 3 macam:
13
5/12/2018 makalah batubara - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/makalah-batubara 14/14
1. Sistem langsung
2. Sistem semi langsung
3. Sistem tidak langsung.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan pada saat penggunaan batubara dalam tanur
operasi putar, antara lain :
1. Pemakaain udara primer
2. Pemakaian Excess Air Yang Besar
3. Kandungan Air Dalam Batubara
4. Stabilitas Umpan
5. Impurities dalam Batubara
14
Top Related