Beberapa kontributor Majari sedang melakukan kunjungan ke Puslitbang tekMIRA yang terletak di Kota Bandung.click photo to enlarge

Pada tanggal 30 April 2008, beberapa kontributor Majari mendapatkan kesempatan untuk mengunjungi Puslitbang tekMIRA (Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara), suatu badan yang lahir dari penggabungan Balai Penelitian Tambang dan Pengolahan Bahan Galian dengan Akademi Geologi dan Pertambangan, pada 11 November 1976.

Artikel ini merupakan lanjutan dari artikel bagian pertama: Laporan Khusus: Puslitbang tekMIRA (Bagian 1). Artikel bagian pertama membahas tentang peralatan-peralatan pengolahan batubara yang terdapat di Puslitbang tekMIRA sedangkan artikel bagian kedua ini membahas tentang peralatan-peralatan yang dipakai untuk keperluan karakterisasi batubara.

Puslitbang tekMIRA memiliki beberapa laboratorium yang digunakan untuk menganalisis sifat-sifat fisika maupun kimia dari batubara. Sifat-sifat fisika maupun kimia yang dapat dianalisis antara lain:

1. Nilai kalor batubara (coal calorific value)
   Salah satu parameter penentu kualitas batubara ialah nilai kalornya, yaitu seberapa banyak energi yang dihasilkan per satuan massanya. Nilai kalor batubara diukur menggunakan alat yang disebut bom kalorimeter.
   

   Gambar 1. Bomb calorimeter digunakan untuk menentukan nilai kalor dalam batubara.click photos to enlarge

   Kalorimater bom terdiri dari 2 unit yang digabungkan menjadi satu alat. Unit pertama ialah unit pembakaran di mana batubara dimasukkan ke dalam bejana dan dibakar dengan pasokan udara/oksigen pembakar. Unit kedua ialah unit pendingin (kondensor) yang pada gambar di atas terletak pada bagian kanan.

2. Titik leleh abu (ash melting point)
   

   Gambar 2. Beberapa sampel abu (ash) batubara dari berbagai sumber yang berbeda.click photo to enlarge

   Abu (ash) merupakan produk samping proses pembakaran batubara. Apabila proses pembakaran terjadi pada temperatur di atas titik leleh abu, abu yang terbentuk akan meleleh dan menimbulkan penyumbatan di dalam reaktor (slagging). Hal tersebut menyebabkan nilai titik leleh abu penting sangat penting untuk diketahui secara pasti.

   Titik leleh abu merupakan suhu yang menunjukkan perubahan karakteristik abu batubara apabila dipanaskan pada kondisi standar. Prosedur analisa dimulai dengan membentuk abu batubara menjadi seperti kerucut dengan bantuan cetakan. Abu yang telah berbentuk kerucut tersebut kemudian dipanaskan di dalam furnace. Gambar 2 menunjukkan beberapa sampel batubara dari berbagai sumber. Abu batubara yang masih berbentuk seperti bedak ini kemudian dicetak dengan cetakan kerucut seperti pada Gambar 3 kiri.

   

   Gambar 3. Alat yang digunakan untuk mencetak abu (ash) sehingga membentuk kerucut (kiri). Sebuah ilustrasi yang menggambarkan bentuk abu selama proses pelelehan (kanan).click photos to enlarge

   Furnace dilengkapi dengan kamera yang terhubung dengan komputer untuk memantau karakteristik sampel di dalam furnace sehingga dapat ditentukan pada suhu berapa sampel mulai mengalami deformasi, membentuk sperikal, hemisperikal, dan akhirnya mulai meleleh. Proses perubahan bentuk dapat dilihat pada Gambar 3 kanan. Anda tahu berapa temperatur furnace yang digunakan untuk analisis titik leleh abu ini? 1170°C.

   

   Gambar 4. Komputer yang berfungsi untuk melihat foto hasil kamera yang dipasang pada furnace (kiri). Furnace yang digunakan untuk menganalisis titik leleh abu batubara (kanan).click photos to enlarge

3. Free Swelling Index (FSI)
   Free Swelling Index merupakan suatu parameter seberapa jauh batubara akan memuai apabila dipanaskan. Sampel batubara dimasukkan ke dalam cawan khusus dan dipanaskan di dalam furnace. Kokas diamati profilnya dengan cara membandingkan bentuk kokas dengan bentuk profil kokas standar yang mempunyai nilai dari angka 1 sampai 9. Gambar di bawah ini menunjukkan furnace yang digunakan dalam analisis FSI dan kokas yang terbentuk setelah proses pemanasan. Warna merah di dalam furnace terlihat karena tingginya temperatur di dalam furnace; Anda dapat merasakan panas radiasinya bahkan dari jarak 3 meter.
   

   Gambar 5. Furnace (kiri) dan kokas (coke) yang terbentuk setelah pemanasan (kanan)click photos to enlarge

4. True Specific Gravity (TSG)
   

   Gambar 6. Piknometer yang digunakan untuk analisis True Specific Gravity (TSG) batubara.click photos to enlarge

   True Specific Gravity (TSG) merupakan perbandingan antara densitas batubara dengan densitas air pada suhu referensi tertentu (misalnya 60°F atau 90°F). True specific gravity dapat dihitung dari berat cairan tipol yang dipindahkan oleh batubara kering yang lolos ayakan 60 mesh dan telah diketahui beratnya dalam suatu botol densitas (piknometer). Piknometer dikonsidikan dalam keadaan vakum agar batubara lebih cepat mengendap. Nilai TSG batubara umumnya bernilai antara 1,2 (bituminus) hingga 1,5 (antrasit). Dibandingkan dengan sekian banyak peralatan analisa yang ada di Puslitbang tekMIRA, peralatan penentuan TSG merupakan peralatan yang paling sederhana.

5. Kadar sulfur
   Salah satu cara untuk menentukan kadar sulfur yaitu melalui pembakaran pada suhu tinggi. Batubara dioksidasi dalam tube furnace dengan suhu mencapai 1350°C. Sulfur oksida (SOx) yang terbentuk sebagai hasil pembakaran kemudian ditangkap oleh oleh detektor infra merah dan kemudian dianalisis. Hasil analisis kemudian ditampilkan dalam komputer.
   

   Gambar 7. Furnace (kiri) terhubung dengan komputer (kanan) yang digunakan untuk menganalisa kadar sulfur dengan metode infra merah.click photos to enlarge

6. Analisis ultimat batubara (coal ultimate analysis)
   Analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kadar karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen, (N), dan sulfur (S) dalam batubara. Seiring dengan perkembangan teknologi, analisis ultimat batubara sekarang sudah dapat dilakukan dengan cepat dan mudah. Analisa ultimat ini sepenuhnya dilakukan oleh alat yang sudah terhubung dengan komputer. Prosedur analisis ultimat ini cukup ringkas; cukup dengan memasukkan sampel batubara ke dalam alat dan hasil analisis akan muncul kemudian pada layar komputer.
   

   Gambar 8. Alat yang digunakan untuk analisa ultimat batubara (kiri). Coba perhatikan logo Elementar, perusahaan produsen alat analisa ini, yang menyandingkan unsur-unsur kimia dengan warna karakternya masing-masing (kanan).click photos to enlarge

7. Analisis proksimat batubara (coal proximate analysis)
   

   Gambar 9. Alat yang digunakan untuk analisa proksimat batubara.click photos to enlarge

   Analisis proksimat batubara bertujuan untuk menentukan kadar fixed carbon, volatile matters, moisture, dan abu (ash). Fixed carbon ialah kadar karbon tetap yang terdapat dalam batubara setelah volatile matters dipisahkan dari batubara. Kadar fixed carbon ini berbeda dengan kadar karbon (C) hasil analisis ultimat karena sebagian karbon berikatan membentuk senyawa hidrokarbon volatile. Volatile matters adalah kandungan batubara yang terbebaskan pada temperatur tinggi tanpa keberadaan oksigen (misalnya CxHy, H2, SOx, dan sebagainya). Moisture ialah kandungan air yang terdapat dalam batubara sedangkan abu (ash) merupakan kandungan residu non-combustible yang umumnya terdiri dari senyawa-senyawa silika oksida (SiO2), kalsium oksida (CaO), karbonat, dan mineral-mineral lainnya. Sama halnya dengan alat analisis ultimat, alat analisis proksimat ini juga sudah terkomputerisasi.

Demikianlah laporan khusus kunjungan beberapa kontributor Majari ke Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara (Puslitbang tekMIRA) yang terletak di Kota Bandung. Semoga bermanfaat!

Salam Majari Kanayakan.

Artikel oleh Wahyu Hidayat. Fotografi oleh Michael Hutagalung.