TUGAS GEOLOGI BATUBARA METODE EKSPLORASI BATUBARA SECARA GEOKIMIA
Disusun oleh : Aditya Kusuma Pradana
L2L 006 002
Arief Satrio Prihanasto
L2L 006 004
Armandho Atma Pramadhani
L2L 006 005
Aveliansyah
L2L 006 006
Desi Ambar Prawono
L2L 006 008
Dini Andriani
L2L 006 010
Ditta Grifthiana R
L2L 006 011
Dwandari Ralanarko
L2L 006 012
Dwi Prasetyo
L2L 006 013
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG NOVEMBER 2008
BAB I PENDAHULUAN
Eksplorasi
adalah
penyelidikan
lapangan
untuk
mengumpulkan
data/informasi selengkap mungkin tentang keberadaan sumberdaya alam di suatu tempat. Kegiatan eksplorasi sangat penting dilakukan sebelum pengusahaan bahan tambang dilaksanakan mengingat keberadaan bahan galian yang penyebarannya tidak merata dan sifatnya sementara yang suatu saat akan habis tergali. Sehingga untuk menentukan lokasi sebaran, kualitas dan jumlah cadangan serta cara pengambilannya diperlukan penyelidikan yang teliti agar tidak membuang tenaga dan modal, disamping untuk mengurangi resiko kegagalan, kerugian materi, kecelakaan kerja dan kerusakan lingkungan. Suatu kegiatan eksplorasi harus direncanakan sebaik-baiknya dengan memperhitungkan
untung-ruginya,
efisiensi,
ekonomis
serta
kelestarian
lingkungan daerah eksplorasi tersebut. Perencanaan eksplorasi meliputi beberapa hal sebagai berikut : •
Pemilihan daerah ekslorasi
•
Studi pendahuluan
•
Perencanaan eksplorasi dan pembiayaannya
•
Hasil serta tujuan yang didapatkan dari seluruh operasi. Kegiatan
eksplorasi
terdiri
atas
mendukungnya. Penyelidikan tersebut adalah :
berbagai
penyelidikan
yang
a. Penyelidikan Geologi b. Penyelidikan Geokimia Penyelidikan ini dilaksanakan untuk mengetahui perkiraan kadar logam, senyawa kimia dan unsur-unsur penyerta dimana logam tersebut be rada. c. Penyelidikan Geofisika Penyelidikan geofisika meliputi metode geolistrik, seismik, gaya berat (gravitasi), dan magnet. d. Pemboran Eksplorasi Dilaksanakan untuk mengetahui kedalaman mineral, kualitas dan kalkulasi cadangan kasar/minimum untuk dapat ditambang secara ekonomis.
BAB II GAMBARAN UMUM BATUBARA
2.1
Pengertian Batubara
Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti : C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit
2.2
Pembentukan Batubara
Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batubara disebut dengan istilah pembatubaraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni: 1.
Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman
terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.
2.
Tahap Malihan atau Geokimia , meliputi proses perubahan dari lignit
menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.
2.3
Senyawa Penyusun Batubara
Konsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannya
cetakan
tumbuhan
di
dalam
lapisan
batubara.
Dalam
penyusunannya batubara diperkaya dengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin, dan lain-lain. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies dari tumbuhan penyusunnya.
Lignin
Lignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunan sisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belum diketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat pada berbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumput mempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya lignin merupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol. Hingga saat ini, sangat sedikit bukti kuat yang mendukung teori bahwa lignin merupakan unsur organik utama yang menyusun batubara.
Karbohidrat
Gula
atau
monosakarida
merupakan
alkohol
polihirik
yang
mengandung antara lima sampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antara gugus karbonil dengan hidroksil yang
membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnya mucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah yang umumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling banyak mengandung polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan membentuk batubara.
Protein
Protein merupakan bahan organik yang mengandung nitrogen yang selalu hadir sebagai protoplasma dalam sel mahluk hidup. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantai asam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya muncul sebagai steroid, lilin. Material Organik Lain
Resin
Resin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka pada batangnya.
Tanin
Tanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.
Alkaloida
Alkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara. Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.
Porphirin
Porphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirin biasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yang tergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah diajukan sebagai marker yang
sangat
penting
untuk
mendeterminasi
perkembangan
dari
proses
coalifikasi.
Hidrokarbon
Unsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukan batubara. Ini menandaka n bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan, dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru.
2.4
Konstituen Tumbuhan yang Inorganik (Mineral)
Selain material organik juga ditemukan adanya material inorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inheren adalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organik yang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakan unsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yang menyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara.
BAB III METODE – METODE EKSPLORASI BATUBARA
3.1.
Metode Eksplorasi Batubara
Tahap eksplorasi batubara umumnya dilaksanakan melalui empat tahap, yakni survei tinjau, prospeksi, eksplorasi pendahuluan, dan eksplorasi rinci. Tujuan penyelidikan geologi ini adalah untuk mengidentifikasi keterdapatan, keberadaan, ukuran, bentuk, sebaran, kuantitas, serta kualitas suatu endapan batu barasebagai dasar analisis/kajian kemungkinan dilakukannya investasi. Tahap penyelidikan tersebut menentukan tingkat keyakinan geologi dan kelas sumber daya batu bara yang dihasilkan. Penghitungan sumber daya batu bara dilakukan dengan berbagai metoda diantaranya poligon, penampangan, isopach,inverse distance, geostatisik, dan lain-lain. Terdapat
beberapa
tahapan
dalam
melakukan
Ekplorasi
Batubara,
diantaranya : 3.1.1. Survei
tinjau (Reconnaissance)
Survei tinjau merupakan tahap eksplorasi batu bara yang paling awal dengan tujuan mengidentifikasi daerah-daerah yang secara geologis
mengandung endapan batu bara yang berpotensi untuk diselidiki lebih lanjut serta mengumpulkan informasi tentang kondisi geografi, tata guna lahan, dan kesampaian daerah. Kegiatannya, antara lain, studi geologi regional, penafsiran penginderaan jauh, metode tidak langsung lainnya, serta inspeksi lapangan pendahuluan yang menggunakan peta dasar dengan skala sekurang-kurangnya 1:100.000. 3.1.2. Prospeksi
(Prospecting)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk membatasi daerah sebaran endapan batu bara yang akan menjadi sasaran eksplorasi selanjutnya. Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini, di antaranya, pemetaan geologi dengan skala
minimal 1:50.000, pengukuran penampang stratigrafi, pembuatan paritan, pembuatan sumuran, pemboran uji (scout drilling), pencontohan, dan analisis. Metode eksplorasi tidak langsung, seperti penyelidikan geofisika, dapat dilaksanakan apabila dianggap perlu. 3.1.3. Eksplorasi
Pendahuluan (Preliminary exploration)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk mengetahui gambaran awal bentuk tiga-dimensi endapan batubara yang meliputi ketebalan lapisan, bentuk, korelasi, sebaran, struktur, kuantitas dan kualitas. Kegiatan yang dilakukan antara lain, pemetaan geologi dengan skala minimal 1:10.000 atau dengan skala 1 : 25.000, pemetaan topografi, pemboran dengan jarak yang sesuai dengan kondisi geologinya, penampangan
(logging) geofisika,
pembuatan sumuran/paritan uji, dan pencontohan yang andal. Pengkajian awal geoteknik dan geohidrologi mulai dapat dilakukan. Pelaksanaan eksplorasi
pendahuluan ini juga dilakukan dengan memetakan daerah penyelidikan baik dengan pemetaan topografi. Dengan kata lain melakukan survei secara langsung ke lapangan . 3.1.4. Eksplorasi Semi Detail
Setelah dilakukan pemetaan permukaan, maka pada tahapan ini untuk mengetahui
kedudukan
stratigrafi
lapisan-lapisan
batubara
(seam),
kemudian dilakukan pemboran. Dengan tujuan untuk mendapatkan datadata bawah permukaan sehingga dari data pemboran tersebut, kemudian dilakukan korelasi umum berskala 1 : 5.000 yang bertujuan mengetahui arah dan bentuk penyebaran lapisan batubara. 3.1.5. Eksplorasi
Detail (Detailed exploration)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk mengetahui kuantitas dan kualitas serta model tiga dimensi endapan batu bara secara lebih rinci. Kegiatan yang harus dilakukan adalah pemetaan geologi dan topografi dengan skala minimal 1:2.000, pemboran dan pencontohan yang dilakukan dengan
jarak yang sesuai denga kondisi geologinya, penampangan (logging) geofisika, serta pengkajian geohidrologi dan geoteknik. Pada tahap ini perlu dilakukan penyelidikan pendahuluan pada batu bara, batuan, air dan lainnya yang dipandang perlu sebagai bahan pengkajian lingkungan yang berkaitan dengan rencana kegiatan penambangan yang diajukan. Pada eksplorasi detail daerah
Parapatan dilakukan pemboran dangkal, kemudian dari data yang diperoleh maka dilakukan korelasi detail. Korelasi detail ini bertujuan untuk lebih mengetahui bentuk geometri endapan batubara, dan kualitas dari lapisan batubara. 3.1.6.
Uji Mekanik pada Batubara
Selain analisis kimia, juga dilakukan sejumlah tes untuk menentukan parameter fisik batubara, seperti uji densitas relatif , distribusi ukuran partikel, dan lain-lain. 1.
Densitas relatif: Densitas relatif batubara tergantung pada rank dan
mineral
pengotornya. Data densitas relatif diperlukan untuk membuat sampel komposit dalam menentukan banyaknya asap (seam). Selain itu diperlukan juga sebagai faktor penting dalam mengubah cadangan batubara dari unit volume menjadi unit massa. Penentuan dilakukan dengan menghitung banyaknya kehilangan berat pada saat dicelupkan ke dalam air. Cara terbaik adalah dari data berat batubara dengan menggunakan piknometer. Grafik di bawah ini memberikan hubungan antara densitas relatif terhadap kandungan abu untuk batubara dan serpih karbon di cekungan Agades. 2.
Distribusi Ukuran Partikel:
Distribusi ukuran pertikal pada batubara yang rusak tergantung pada metode penambangan, cara penanganannya, serta derajat perekahan material tersebut. Distribusi ukuran merupakan faktor kritis yang dapat menunjukkan bagian tumbuhan penyusunnya. Penentuan dilakukan dengan metode ayakan. Grafik data pengeplotan menghasilkan data rata-rata ukuran partikel dan derajat keseragaman partikel. 3.
Uji Pengapungan (Float-sink testing ): Uji ini dilakukan untuk menentukan distribusi densitas partikel
sampel dengan cara mencelupkan sampel batubara ke dalam larutan yang diketahui densitas relatif. Selain itu dilakukan juga penelitian lain seperti penghitungan energi spesifik. Larutan yang digunakan mempunyai densitas berkisar antara 1,3 – 2,0. Campuran larutan organik ini antara lain tetrabromoethane (R.D.2,89), perchlorethylene
(R.D.1,60),
dan
Toluena
(R.D.1,60)
yang
sering
digunakan karena viscositasnya rendah dan sifat pengeringan yang baik. Grafik
yang
diplot
menunjukkan
persentase
material
yang
mengapung dan yang tenggelam yang dihitung dalam basis kumulatif. Akhirnya dapat digunakan untuk menentukan fraksi pengapungan dengan kandungan spesifik abu. 4.
Uji Kerusakan Serpih (Shale breakdown test): Ada beberapa masalah pada saat ekstraksi batubara, misalnya akibat
pengotor (abu,dll) yang biasanya diakibat oleh hadirnya mineral lempung, contoh montmorilonit pada komponen non-batubara. Jumlah shale breakdown didapat dari proporsi material yang ditentukan dengan analisis sedimentasi residu.
3.1.7. Uji Untuk Mengetahui Tingkat Karbonisasi
Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara pada
temperatur
beberapa ratus derajat untuk menghasilkan material-material: 1.
Padatan yang mengalami pengayaan karbon yang disebut coke.
2.
Larutan yang merupakan campuran hidrokarbon “tar” dan amoniacal
liquor. 3.
Hidrokarbon lain dalam bentuk gas yang didinginkam ke temperatur
normal.
1. Free Swelling Index
Tes ini dilakukan untuk menentukan angka peleburan dengan cara memanaskan sejumlah sampel pada temperatur peleburan normal (kira-kira 800°C). Setelah pemanasan atau sampai semua semua volatile dikelurkan, sejumlah coke tersisa dari peleburan. Swelling number dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel dan kecepatan pemanasan.
2. Tes karbonisasi Gray-King dan tipe coke:
Tes Gray-King menentukan jumlah padatan, larutan dan gas yang diproduksikan akibat karbonisasi. Tes dilakukan dengan memenaskan sampel didalam tabung tertutup dari temperatur 300°C menjadi 600°C selama 1 jam untuk karbonisasi temperatur rendah atau dari 300°C menjadi 900°C selama 2 jam untuk karbonisasi temperatur tinggi.
3. Tes Karbonisasi Fischer:
Prinsipnya sama dengan metode Gray-King, perbedaan terletak pada peralatan dan kecepatan pemanasan. Pemanasan dilakukan di dalam tabung alumunium selama 80 menit. Tar dan liquor dikondensasikan ke dalam air dingin. Akhirnya didapatkan persentase coke, tar dan, air sedangkan jumlah gas didapat dengan cara mengurangkannya. Tes Fischer umum digunakan untuk batubara rank rendah (brown coal dan lignit) untuk karbonisasi temperatur rendah.
4. Plastometer Gieseler:
Plastometer Gieseler adalah viskometer yang memantau viscositas sampel batubara yang telah dileburkan. Dari tes ini direkam data-data sbb: 1.
Initial softening temperature.
2. Temperatur viscositas maksimum 3. Viskositas maksimum. 4. Temperatur pemadatan resolidifiation temperatur.
5. Indeks Roga:
Indeks Roga menyatakan caking capacity. Ditentukan dengan cara memanaskan 1 gram sampel batubara yang dicampur dengan 5 gram antrasit pada 850°C selama 15 menit.
6. Tes lain yang dilakukan:
Biasanya dilakukan untuk menentukan: 1. Komposisi kimia (analisis proksimat, total belerang, analisis abu,dll) 2. Parameter fisik (distribusi ukuran, densitas relatif) 3. Uji kekuatan. 4. Tes Metalurgi.
3.1.8. Biosensor Dalam Eksplorasi Batubara
Biosensor adalah suatu alat yang mengenali target molekul dalam sampel dan menerjemahkan konsentrasi senyawa tersebut sebagai sinyal elektrik melalui kombinasi tepat dari sistem pengenalan dan transduser. Sebagai contoh, untuk mengetahui apakah terdapat oksigen dalam suatu tambang batu bara, satu hal mudah yang dapat dilakukan adalah menggunakan burung kanari. Sambung sebuah mikrofon ke kandang kanari tersebut kemudian kandang diturunkan ke dalam tambang batu bara. Jika memang terdapat oksigen maka burung kanari akan bernyanyi. Jika dianalogikan sebagai sebuah biosensor, maka oksigen adalah analit, burung kanari adalah sensor dan mikrofon adalah sebuah transduser. Dengan kombinasi ketiganya maka sebuah biosensor yang baik dapat diciptakan. BAB IV KESIMPULAN •
Kegiatan
eksplorasi
terdiri
atas
Penyelidikan
Geologi,
Penyelidikan
Geokimia, Penyelidikan Geofisika, Pemboran Eksplorasi. •
Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik.
•
Metode
Eksplorasi
Batubara
:
survei
tinjau,
prospeksi,
eksplorasi
pendahuluan, eksplorasi semi detil, eksplorasi detil. •
Uji geokimia batubara : Uji mekanik (uji parameter fisik, Densitas relatif , Distribusi Ukuran Partikel, Uji Pengapungan, Uji Kerusakan Serpih), Uji tingkat Karbonisasi (Free Swelling Index, Tes Karbonisasi, Plastometer Gieseler, Indeks Roga, Komposisi kimia), Biosensor.
Daftar Pustaka
http://www.chem-is-try.org/ http://ilmubatubara.wordpress.com/2006/10/07/fundamental-of-coal-petrology/ Sumber Daya Batubara: Tinjauan lengkap mengenai batubara
http://feeds.feedburner.com/~r/majarimagazine/~3/362149426/ http://setyobudhy.multiply.com/journal/item/1/Batubara http://tambangaceh.blogspot.com/2008/02/batubara.html\
