BAB I PENDAHULUAN
Batubara adalah berupa sedimen organik bahan bakar hidrokarbon padat yang terbentuk dari tumbuh-tumbuhan yang telah mengalami pembusukan secara biokimia, kimia dan fisika dalam kondisi bebas oksigen yang berlangsung pada tekanan serta temperatur
tertentu
pada
kurun
waktu
yang
sangat
lama.
Di
Indonesia
sendiri,penyebaran batubara sudah cukup merata baik di Indonesia bagian barat maupun bagian timur.Kebanyakan batubara terdapat di pulau Sumatra dan pulau Kalimantan. Persebaran batubara di Indonesia ditunjukkan oleh gambar 1 berikut :
Gambar 1. Persebaran Batubara di Indonesia Batubara merupakan komoditi galian yang telah banyak memberikan konstribusi dalam penerimaan devisa maupun perannya dalam menggerakkan roda perekonomian nasional.Batubara merupakan salah satu sumber daya alam yang
1
sangat potensial untuk dikelola dan dimanfaatkan.Pengelolaan dan pemanfaatnya harus dilakukan semaksimal mungkin agar dapat dinikmati oleh seluruh rakyat Indonesia.Yang paling penting lagi,batubara merupakan sumber daya energi tidak terbaharukan. Indonesia sebagai salah satu negara dengan jumlah batuabara terbesar di dunia sudah mengetahui hal itu, oleh karena itu,Indonesia mencanangkan untuk penggunaan batubara sebagai bahan bakar utama nasional mencapai 35% pada tahun 2025. Manfaat batubara ialah sebagai berikut
Pengembangan briket kokas dari batubara dan green coke untuk pengecoran logam untuk produksi baja dan besi
Pengembangan briket bio
Bahan bakar pembangkit listrik sebagai substitusi dari minyak bumi.
Bahan bakar cair
Pemanfaatan batubara menjadi kokas sangatlah prospektif karena kebutuhan kokas untuk industry semakin meningkat seiring dengan perkembangan industry besi dan baja dunia, termasuk Indonesia.
2
BAB II PEMBAHASAN
A. Definisi Kokas Kokas merupakan hasil pirolisis dari bahan organik dengan kandungan karbon yang sangat tinggi yang mana setidaknya bagian di dalam kokas tersebut telah melewati fase cair atau kristal-cair selama proses karbonisasi dan terdiri dari karbon non-grafit. Kebanyakan bahan-bahan pembentuk kokas adalah karbon yang dapat berbentuk
grafit. Struktur mereka adalah campuran dari tekstur optik dengan
berbagai ukuran, dari isotropik optik hingga anisotropi (-200um diameter). (Bahan Bacaan OJT CE Meter) Kokas merupakan produk yang terbesar tonasenya hasil destilasi batubara. Kebutuhan akan kokas bergantung pada kebutuhan akan baja. Kira-kira 98 persen produksi ter batubara didapat dari tanur hasil sampingan. Dewasa ini, dengan banyaknya aromatik yang dihasilkan industri migas, hasil utama distilasi batubara beralih menjadi penyediaan kokas untuk industri baja. Walaupun kokas dapat juga dibuat dari migas, ada dua macam prosedur pengkokasan batubara, yaitu proses sarang tawon (bee – hive) dan proses hasil samping (by – product). Proses sarang tawon merupakan proses yang sangat kuno. Pada tabor hasil sampingan, muatan berupa batubara, yang campurannya diatur dengan teliti, dipanaskan dari dua sisi sehingga kalor mengalir ke tengah, dengan demikian menghasilkan kokas yang lebih kecil dan lebih padat dari yang dihasilkan pada tanur sarang tawon. (George T. Austin, 1985) Bila batubara dipirolisis atau di destilasi dengan memanaskannya tanpa kontak dengan udara, ia akan terkonversi menjadi zat padat, cair, dan gas. Dalam prakteknya, suhu tanur dijaga diatas 900º C, tetapi bisa juga berkisar antara 500º C sampai 1000º C. Produk utamanya (menurut beratnya) adalah kokas. Jika unit itu
3
menggunakan suhu 450º C sampai 700º C, proses tersebut disebut karbonisasi suhu rendah (low- temperature carbonization), sedangkan pada suhu diatas 900º C, disebut karbonisasi suhu tinggi (high- temperature carbonization). Kokas merupakan bahan baku dalam pembuatan anoda karbon yang akan digunakan dalam proses elektrolisis sebagai kutub positif. (Bahan bacaan OJT CE Meter) Jenis-jenis kokas dapat dijabarkan sebagai berikut :
adalah hasil karbonisasi padatan yang utama yang dihasilkan Gr een Coke dari pemanasan fraksi karbon pada temperatur dibawah 9000K (juga disebut kokas baku)
adalah kokas yang berasal dari minyak bumi atau kokas dari Calcin ed Coke hasil pengolahan batubara dengan sebuah fraksi massa dari hidrogen kurang dari 0,1% berat. Kokas jenis ini dihasilkan melalui pemanasan dari Green Coke hingga suhu kira-kira 1600 K.
adalah hasil karbonisasi dari fraksi didih karbon yang Petr oleum Coke terbentuk dalam proses pengolahan minyak bumi
adalah hasil karbonisasi padatan yang paling Coal Deri ved Pitch Coke utama dalam industri yang dihasilkan dari coal-tar-pitch atau ter (aspal).
Metallurgical Coke yang dihasilkan melalui karbonisasi batubara atau
campuran batubara pada temperatur hingga diatas 1400 K untuk menghasilkan bahan karbon makroporos yang kuat.
adalah bentuk yang paling umum digunakan untuk hasil Delayed Coke karbonisasi utama pada fraksi didih hidrokarbon melalui proses pemasakan kokas. Delayed Coke memiliki tingkat grafit yang lebih baik dibandingkan dengan kokas yang dihasilkan dengan proses lain bahkan dengan bahan dasar yang sama. Hasil utama dari delayed coke ini adalah sponge coke dan needle coke. Shot coke juga dihasilkan seperti timbunan bola dengan diameter 1-2 mm, tapi tidak memiliki nilai jual.
4
memiliki tekstur optik yang tak-terorientasi (tak-terarah) dan Sponge Coke digunakan sebagai pengisi untuk elektroda pada industri aluminium.
adalah bentuk umum yang digunakan untuk kokas jenis Needle Coke khusus dengan tingkat grafit yang tinggi yang dihasilkan dari struktur mikrokristal yang dimilikinya.
(Harry Marsh, 1989) B. Manfaat Kokas Kegunaan kokas adalah dalam proses peleburan besi adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan bakar untuk memproduksi energi panas supaya berlangsungnya reaksi kimia dalam proses peleburan. 2. Sebagai agen pereduksi untuk penyedia gas carbon monoksida (CO) pada proses mereduksi biji besi (iron ore) menjadi besi murni (pig iron). 3. Sebagai tempat tumpuan untuk proses pemisahan antara besi cair (hot metal) dengan abu cair (slag).
Kokas digunakan terutama untuk melebur bijih besi dan bahan besi lainnya dalam blast furnace, bertindak baik sebagai sumber panas dan sebagai bahan kimia pereduksi, untuk memproduksi pig iron, atau logam panas. Kokas, bijih besi, dan batu kapur dimasukkan ke dalam blast furnace, yang bekerja secara terus menerus. Udara panas ditiupkan ke dalam tungku untuk membakar kokas, yang berfungsi sebagai sumber panas dan oksigen, sebagai zat pereduksi untuk menghasilkan besi metalik. Dalam penyediaan panas ini, secara kimiawi dapat mengubah bijih yang seperti batu menjadi bentuk logam cair. Kokas juga membantu memisahkan gas dari logam cair. Sementara gas naik di dalam tungku, logam cair tenggelam ke bawah dimana ia akan diambil untuk diproses lebih lanjut menjadi baja. Kapur bertindak
5
sebagai fluks dan juga menyatu dengan kotoran untuk membentuk terak. Industri baja menggunakan kokas sebagai sumber panas untuk menghasilkan logam cor. Industri lainnya menggunakan kokas untuk peleburan batuan fosfat untuk menghasilkan unsur fosfor dan produksi kalsium karbida.
Gambar 2. Proses Pemanfaatan Kokas di Industri Besi dan Baja 4. Penggunaan sebagai bahan bakar Penggunaan petroleum coke sebagai bahan bakar umumnya masuk kepada dua kategori, bahan bakar untuk pembangkit tenaga uap dan bahan bakar untuk pabrik semen. Untuk penggunaan ini, kokas biasanya dicampur dengan batubara bitumen atau digunakan dalam kombinasi dengan minyak atau gas. Pada umumnya, kokas sebagai bahan bakar digunakan dalam
6
kombinasi dengan batubara bitumen memiliki keuntungan sebagai berikut disamping batubara bitumen itu sendiri : a. Grinding (penggilingan). Kokas lebih mudah untuk digiling daripada batubara bitumen, dihasilkan dengan biaya penggilingan yang lebih murah dan tidak perlu perawatan yang lebih. b. Nilai Pemanasan (Heating Value). Nilai pemanasan dari petroleum coke adalah lebih dari 14.000 Btu/lb, dibandingkan dengan 9000 sampai 12.500 Btu/lb untuk batubara. c. Kandungan abu. Kandungan abu yang sangat rendah (kurang dari 0,5 persen berat) dari kokas menghasilkan biaya pengolahan yang lebih murah.
5. Penggunaan Untuk Elektroda Kadar sulfur yang rendah, sponge coke dengan kadar logam yang rendah, setelah proses kalsinasi, dapat digunakan untuk membuat anoda pada industri aluminium. Industri aluminium merupakan industri satu-satunya yang mengkonsumsi kokas paling banyak. Untuk setiap pon dari aluminium yang dihasilkan melalui proses peleburan hampir ½ lb dari kokas hasil kalsinasi yang digunakan. Needle coke merupakan petroleum coke yang paling banyak dipesan yang dihasilkan dari bahan aromatik dengan kandungan sulfur yang rendah. Penggunaan utama dari needle coke yang dkalsinasi adalah pada pembuatan elektroda grafit untuk dapur elektrik pada industri baja. (Robert A. Meyers, 1986)
7
C. Proses Pembuatan Kokas
Kokas dibuat dengan cara karbonisasi. Karbonisasi adalah suatu proses untuk menaikkan kadar karbon padat dan menghilangkan zat terbang (volatile matter) yang terkandung dalam batubara serendah mungkin sehingga dihasilkan semi kokas atau kokas dengan kandungan zat terbang yang ideal 8-15% dengan nilai kalori yang cukup tinggi di atas 6.000 kkal/kg. Kandungan zat terbang berhubungan erat dengan kelas batubara, makin tinggi zat terbangnya maka makin rendah kelas batubara, karena zat terbang akan mempercepat pembakaran karbon padatnya. Dengan karbonisasi juga akan menghasilkan produk akhir yang tidak berbau dan berasap. Proses karbonisasi dapat merupakan reaksi endoterm atau eksoterm tergantung pada temperatur dan proses reaksi yang sedang terjadi. Secara umum hal ini dipengaruhi oleh hubungan temperatur karbonisasi, sifat reaksi, perubahan fisik/kimiawi yang terjadi. Perubahan fisika terdiri atas pelunakan, aliran material, penggabungan dan pengerasan, sedangkan perubahan kimia terdiri atas perekahan polimerisasi dan penguapan. Karbonisasi batubara adalah proses pemanasan batubara dengan keadaan anaerob (tanpa oksigen) pada temperatur beberapa ratus derajat menghasilkan material – material : 1. Karbon padat (solid residu) Disebut semikokas/kokas jika bersifat kompak dan padat, atau disebut char jika lebih berpori dan tidak kompak. 2. Hasil cair Terbuat dari campuran hidrokarbon (zat arang cair) disebut tar dan larutan yang mengandung air yang mengandung jenis bahan-bahan terlarut yang disebut zat amoniak. 3. Hidrokarbon dan campuran lain Dalam bentuk gas yang didinginkan ke temperatur normal.
Berdasarkan perbedaan besarnya temperatur pemanasan, proses karbonisasi terdiri atas:
8
o
o
o
a.
Low temperature carbonization pada suhu 500 C-700 C (1290 F)
b.
Medium temperature carbonization pada suhu 700 C-900 C
c.
High temperature carbonization pada suhu > 900 C (1650 F)
o
o
o
o
Proses karbonisasi dilakukan melalui dua cara: 1.
Proses Karbonisasi dengan pemanasan secara langsung Proses Karbonisasi dengan pemanasan secara langsung dalam tungku
Beehive yang berbentuk kubah. Tungku Beehive merupakan tungku yang paling tua dimana batubara dibakar pada kondisi udara terbatas, sehingga hanya zat terbang saja yang
akan
terbakar.
Jika
zat
terbang
terbakar
habis,
proses
pemanasan
dihentikan.Kelemahannya antara lain terdapat produk samping berupa gas dan cairan yang tidak dapat dimanfaatkan atau habis terbakar, disamping itu produktivitas sangat rendah. 2.
Karbonisasi batubara dengan pemanasan tidak langsung Karbonisasi batubara dengan pemanasan tidak langsung atau proses distilasi
kering di mana sirkulasi udara dikontrol seminimal mungkin. Melalui dinding baja, panas disalurkan ke dalam tanur bakar yang memuat batubara. Pada suhu sekitar 375oC - 475oC, batubara mengalami dekomposisi membentuk lapisan plastis di sekitar dinding. Ketika suhu mencapai 475 oC - 600oC, terlihat kemunculan cairan tar dan senyawa hidrokarbon (minyak), dilanjutkan dengan pemadatan massa plastis menjadi semi-kokas. Pada suhu 600 oC - 1100oC, proses stabilisasi kokas dimulai. Ketika lapisan plastis sudah bertemu di tengah oven, berarti seluruh batubara telah terkarbonasi menjadi kokas, dilanjutkan dengan proses pendinginan (quenching). Setelah kokas selesai dibuat di oven, perlu pendinginan secepatnya supaya kokas tersebut tidak berubah jadi abu. Cara ini selain menghasilkan kokas juga diperoleh produk samping berupa tar, amoniak, gas methana, gas hidrogen dan gas lainnya. Gas-gas tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. sedangkan produk cair berupa tar, amoniak dan
9
lain-lain dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan bahan-bahan kimia, umumnya berupa senyawa aromatik.
10
Gambar 3. Dapur Pembuat Kokas Batubara
11
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan Indonesia kaya akan batubara sehingga sangat prospektif untuk dikembangkan industri kokas dari batubara. Dengan Pengembangan industri kokas diharapkan bisa menurunkan tingkat impor kokas Indonesia yang dibutuhkan untuk industri besi dan baja. Kebutuhan Kokas akan semakin meningkat seiring dengan berkembangnya industri besi dan baja.
12
DAFTAR PUSTAKA
http://www.jualbatubara.com/2012/10/batubara-metalurgi.html http://www.byantech.com/kategori-pabrik/pabrik-pengolahan-batubara/ http://www.jualbatubara.com/2012/10/manfaat-dan-kegunaan-batubara.html http://letshare17.blogspot.com/2010/12/karbonisasi.html http://www.tekmira.esdm.go.id/kp/Batubara/pengembanganbriketkokas.asp http://maslatip.blogspot.com/2012/05/batubara-dan-manfaatnya.html ptba.co.id/
13
