## PISTON Journal of Technical Engineering:
Peningkatan Kualitas Batubara Peringkat Rendah dengan Teknik Flash Drying

## Ahsonul Anam
Balai Teknologi Bahan Bakar dan Rekayasa Desain – BPPT
E-mail: ahsonul.anam@bppt.go.id
Masuk : 20 Januari 2020 Direvisi : 10 Februari 2020
Disetujui : 28 Februari 2020
Abstrak: Batubara peringkat rendah biasanya ditandai dengan kandungan air yang tinggi dan nilai kalor yang rendah.Agar kandungan airnya turun dan nilai kalornya naik, maka perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu sebelum digunakan. Ada banyak teknologi coal upgrading, dengan menggabungkan penggunaan uap air dengan tekanan, tentunya dengan keunggulan dan kekurangan masing-masing. Teknik flash drying memberikan alternatif teknologi peningkatan kualitas batubara dengan memanfaatkan udara yang tidak terlalu panas dan tekanan yang rendah sehingga biaya operasonalnya menjadi lebih rendah. Percobaan yang dilakukan menggunakan teknik flash drying mampu menurunkan kandungan air batubara secara signifikan, namun kandungan air dalam produk berubah sesuai dengan kondisi lingkungan.
Kata kunci : Batubara, Flash Drying, Coal Upgrading
Abstract: Low  rank  coal  is  usually  characterized  by  high  water  content  and  low  heating  value.  In  order  to  decrease    the water content and to increase the calorific value, coal need to be treatment before the use. There are many coal upgrading technologies, utilize steam combine with pressure, with the advantages and disadvantages of each. Flash drying technique provide an alternative technology to improve coal quality by utilizing low temperature hot air and low pressure that reduce the  operational  costs.  Experiments  carried  out  using  the  flash  drying  technique  can  significantly  reduce  the  coal  water content, but the water content in the product changes according to environmental conditions.
Keywords: Coal, Flash Drying, Coal Upgrading

## PENDAHULUAN
Sumberdaya  batubara  Indonesia  sekitar    126  milyar  ton,  tersebar  di  Sumatera  sejumlah  40  %  (terbesar  di Sumatera  Selatan),  58 % di  Kalimantan dan  sisanya di Papua, Sulawesi dan Jawa. Potensi batubara Indonesia sebagian  besar  termasuk  kategori  batubara  muda  atau  batubara  peringkat  rendah,  dengan  perkiraan  persentase sebagai  berikut  :  lignit  58,7%,  sub  bituminus  26,7%,  bituminus  14,3%  dan  antrasit  0,3%.  Sumatera  Selatan memiliki  sumberdaya  batubara  sekitar  52,24  milyar  ton  (±  40%  cadangan  batubara  nasional)  yang  terdiri  dari cadangan terbukti 2,14 milyar ton dan cadangan terkira 10,1 milyar ton [1].
Daerah  yang  memiliki  cadangan  batubara  terbesar  adalah  Kabupaten  Muara  Enim,  Kabupaten  Musi Banyuasin  dan  Kabupaten  Lahat  untuk  Sumatera  Selatan,  sedangkan  untuk  wilayah  Kalimantan  di  daerah Kalimantan Timur dan Kalimantan Selatan.
Berdasarkan  data  tahun  2018  [1],  sumberdaya  dan  cadangan  batubara  per  propinsi  terlihat  pada  Tabel  1 berikut:

## Tabel 1. Sumberdaya dan Cadangan Batubara Indonesia per propinsi
Meskipun dari segi potensi, Indonesia memiliki cadangan batubara yang sangat besar, tetapi sebagian besar yakni lebih dari 9,5 milyar ton merupakan batubara peringkat rendah  dengan nilai kalor yang rendah (Gambar 1).  Batubara  peringkat  rendah  ini  biasanya  ditandai  dengan  kandungan  air  yang  tinggi  dan  nilaikalor  yang rendah.  Oleh  karena  sifatnya  tersebut  menyebabkan  batubara  peringkat  rendah  kurang  atau  bahkan  tidak memiliki nilai ekonomis.
Kualitas  batubara  merupakan  faktor  kunci  pada  boiler  pada  PLTU  atau  industri.  Sistem  pada  ruang  bakar memiliki  keterbatasan  dalam  penggunaan  batubara,  karena  dirancang  menggunakan  batubara  dengan  kisaran karakteristik  tertentu.  Untuk  itu,  boiler  tersebut  idealnya  memerlukan  jaminan  pasokan  batubara  yang  sesuai dengan spesifikasinya minimal selama umur operasinya. Namun, kesulitan dalam penyediaan batubara tersebut kenyataannya  sering  terjadi  karena  beberapa  kendala  teknis  maupun  finansial.  Untuk  itu  skenario  berikut umumnya dipilih oleh pihak PLTU, (1) menggunakan batubara pengganti/alternatif, (2) melakukan sistem coal blending dan atau (3) melakukan upgrading [2].
Alternatif pertama, pemakaian batubara pengganti dengan karakteristik yang tidak sesuai dengan spesifikasi bahan  bakar  boiler  desain  bisa  menyebabkan  terjadinya  beberapa  permasalahan  operasional  yang  berdampak terhadap  permasalahan  teknis.  Pertama,  penurunan  efisiensi  pembakaran  bisa  terjadi  akibat  penggunaan batubara  dengan  kandungan  air  tinggi.  Artinya,  PLTU  memerlukan  batubara  yang  lebih  banyak  untuk  setiap pemenuhan kebutuhan energi dalam jumlah yang sama.
Upaya  kedua  adalah  dengan  melakukan coal  blending yaitu  dengan  cara  mencampur  batubara  peringkat tinggi dengan batubara peringkat rendah sehingga sesuai atau mendekati spesifikasi kebutuhan desain boilernya.
Upaya  ke  tiga  adalah  dengan  melakukan upgrading (peningkatan  kualitas)  batubara,  yaitu  dengan  cara menurunkan kandungan air batubara sehingga kandungan kalor per kg batubara meningkat.

## TINJAUAN PUSTAKA
Teknik pengurangan kandungaan air dalam batubara melibatkan parameter suhu dan tekanan. Berdasarkan suhu  dan  tekanan  yang  digunakan  dalam  proses,  Teknik  upgrading  dibagi  menjadi  4  kategori,  yaitu  proses pengeringan  dengan  suhu  dan  tekanan  rendah,  proses  pengeringan  dengan  suhu  tinggi  dan  tekanan  rendah, proses  pengeringan  dengan  suhu  rendah  dan  tekanan  tinggi  dan  proses  pengeringan  dengan  suhu  dan  tekanan tinggi, seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Proses Pengeringan Batubara dengan Parameter Suhu dan Tekanan [3]
Gambar 3. Aplikasi Proses Pengeringan Batubara dengan Parameter Suhu dan Tekanan [4].
Dari  Gambar  3  terlihat  beberapa  aplikasi  proses  pengeringan  yang  melibatkan  suhu  di  atas  200 o C  dengan tekanan rendah (Syncoal, Encoal) serta melibatkan tekanan (Fleisner, K-Fuel, HWD).
Sedangkan aplikasi pengeringan batubara yang beroperasi dengan suhu di bawah 200 o C dan tekanan rendah di antaranya adalah UBC ( Upgrading Brown Coal ). Kelebihan proses UBC bila dibandingakan dengan proses upgrading lainnya  adalah  proses  UBC  memiliki  kondisi  operasi  yang  jau  lebih mild yaitu  dioperasikan  pada suhu 140 o C dan tekanan 350 kPa [4]. Sedangakan  sistem  f lash  drying adalah  salah  satu  metode  pengeringan  yang  cukup  menjanjikan  untuk dibuat dalam skala komersial. Pada metode ini, pengeringan dilakukan pada suhu di bawah 200 o C dan tekanan atmosferik, waktu pengeringan dilakukan cepat, sehingga biaya pengeringan menjadi lebih rendah.

## METODOLOGI
Masalah  pada  penelitian  ini  adalah  usaha  untuk  menurunkan  kandungan  air  batubara  sehingga  nilai  kalor batubara  tersebut  meningkat  tanpa  sehingga  bisa  langsung  dimanfaatkan  sebagai  bahan  bakar  PLTU  di  lokasi yang sama atau dibriketkan sehingga kandungan air batubara hasil upgrading relatif stabil yang pada akhirnya batubara tersebut bisa dimanfaatkan untuk kebutuhan industri lainnya.
Kegiatan ini difokuskan pada pengujian kondisi operasi pada alat coal flash drying Gambar 4 dan setelah dilakukan pembriketan (Gambar 5) dilakukan pengamatan kestabilan kandungan air selama beberapa hari.
Batubara  sampel dilakukan analisa proksimat  maupun ultimat serta kandungan  kalornya. Batubara sampel kemudian  digerus  menggunakan crusher dan mill sehingga  didapatkan  batubara  dengan  ukuran  sesuai  dengan kebutuhan,  kemudian  dilakukan  uji  distribusi  partikel.  Sebelum  dilakukan  uji  di  alat flash  dryer ,  dilakukan penyampelan batubara tersebut untuk dilakukan uji kandungan air.
Sebelum  pelaksanaan  uji  di flash  dryer ,  ditetapkan  terlebih  dahulu  parameter-parameter  pengujian. Batubara halus diumpankan ke dalam alat uji flash dryer dengan  kecepatan pemasukan (feeding) tertentu, dan dilakukan pencatatan beberapa parameter pengujian selama proses pengujian berlangsung. Produk pengeringan ditampung, dilakukan penyampelan untuk dilakukan uji kandungan airnya.
Batubara  produk  hasil  pengeringan  kemudian  dilakukan  pembriketan  dengan  kondisi  dan  parameter pembriketan tertentu, tanpa penambahan aditif lainnya ( binderless ), menggunakan alat double roll press . Produk briket batubara kemudian dilakukan penimbangan, mulai pada hari ke 0, 1, 2 dan seterusnya untuk dilakukan  pemantauan  bila  terjadi  pengurangan  atau  penambahan  berat  briket  setelah  dilakukan  pemaparan briket sampel di ruang terbuka namun beratap selama hari pemantauan.
Gambar 4. Coal Fash Drying
Gambar 5. Pencetak Briket Batubara Double Roll
Variable Pengujian
a. Variable Tetap.
Jenis Batubara
: Batubara S Ukuran Partikel
: Lolos 8 mesh
Suhu Udara Pemanas Input : 114 o C
Pembriketan : Tipe roll : Pillow Kecepatan roll
: 4 rpm
b. Variabel Tidak Tetap
Kecepatan feed di Pengering  : 40 kg/jam Tekanan Pembriketan : 5 kg/cm 2 s.d 160 kg/cm 2

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisa batubara S sebagai berikut :
Tabel 2. Hasil Analisa Proksimat % Total Air (ar) 49,95 ASTM D-3302 Analisa Proksimat ASTM D-5142 % Air (adb) 10,11 % Ash (adb) 16,77 % Volatile Matter (adb) 39,49 % Fixed Carbon (by diff) 33,63 By Difference
Tabel 3. Distribusi Ukuran Partikel
No Ayakan (mesh) Berat Ayakan (gr) Ayakan+Sampel (gr) Berat Tertahan (gr) Berat Tertahan (%) ∑ Berat (%) 8 403,65 408,84 5,19 10,38 10,59 16 364,14 384,79 20,65 41,30 52,70 30 425,82 434,61 8,79 17,58 70,63 50 291,87 295,88 4,01 8,02 78,81 100 286,74 291,02 4,28 8,56 87,54 200 276,07 278,52 2,45 4,90 92,54 Alas 385,97 398,63 3,66 7,32 100 Total Berat 49,03 Hilang Berat 0,97
Adapun  analisa  kandungan  air  sampel  batubara  sebelum  dilakukan  pengujian  di flash  dryer ,  ditunjukkan pada tabel 4 berikut :
Tabel 4. Analisa air sampel batubara sebelum pengujian No. Massa Crusible (gr) Massa Total (gr) Massa Sampel (gr) Massa Akhir (gr) Pengurangan (gr) Total Air (%) 1 8,4273 9,4273 1 8,9412 0,4861 48,61 2 8,8599 9,8599 1 9,3693 0,4906 49,06 3 8,1635 9,1635 1 8,6721 0,4914 49,14 Rata-rata 48,94
Kondisi operasi di alat flash dryer adalah sebagai berikut : Kondisi tanpa umpan batubara sampel :
Heater Suhu I Suhu II Suhu III Suhu IV 114 108,4 105,3 102,3 99,3
Ket. Suhu I, II, III dan IV adalah suhu di sepanjang alat pengeringan.
Kondisi beban batubara sampel dengan laju umpan 40 kg/jam :
Heater Suhu I Suhu II Suhu III Suhu IV 114 106,3 93,1 87 85
Tabel 5. Analisa air sampel batubara setelah pengujian No. Massa Crusible (gr) Massa Total (gr) Massa Sampel (gr) Massa Akhir (gr) Pengurangan (gr) Total Air (%) 1 8,4299 9,4299 1 9,1009 0,3290 32,90 2 8,1656 9,1565 1 8,8530 0,3126 31,26 3 8,8620 9,8620 1 9,5301 0,3319 33,19 Rata-rata 32,45
Tabel 6. Massa sampel briket pada masing-masing kondisi tekanan pembriketan (kgf/cm 2 ) Hari ke - Massa sampel (gram) 5 10 20 60 80 120 130 140 150 160 1 75,1918 81,6240 83,4842 83,0886 81,2112 84,3473 83,8920 83,7797 83,3212 84,5334 2 73,9597 79,8589 82,1172 81,1233 81,1792 82,7147 82,0882 82,2051 82,0715 82,8926 3 72,7172 78,1903 80,2515 79,2925 79,4988 80,855 80,2873 80,4804 80,5579 81,2078 4 71,7728 76,9541 78,8226 77,8631 78,0264 79,4059 78,9086 79,2252 79,4402 79,7670
Kandungan  air  batubara  uji  sebelum  dilakukan  pengeringan  melaui  Teknik flash  drying adalah  48,  94  % (Tabel 4), dan setelah melalui proses pengeringan terjadi penurunan kandungan  air menjadi 32,45 % (Tabel 5). Hasil pengeringan menggunakan teknik flash drying sebaiknya mendekati ke kandungan air inherent yaitu 10,11 % (Tabel 2), walaupun telah terjadi dipenurunan kandungan air secara signifikan.
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa, kandungan  air batubara uji, walau sudah dilakukan pembriketan dengan variasi  tekanan,  dari  hari  ke  1  sampai  dengan  hari  ke  4  masih  mengalami  penurunan  massa.  Hal  ini mengindikasikan  beberapahal  di  antaranya  :Pertama,  proses  pengeringan  kurang  maksimal  karena  hasil  akhir proses  kandungan  air  batubara  sebesar  32,45  %  masih  jauh  dari  kandungan  air  inherent  yaitu  10,11  %.  Yang kedua, dengan pembriketan kurang bisa mengendalikan kandungan air batubara. Hal ini disebabkan suhu udara pemanas yang relatif rendah, hanya bisa menguapkan air dalam batubara, tanpa terjadi proses pengeluaran tar. Pengeluaran  tar  diharapkan  bisa  menjadi  pelapis  di  permukaan  briket  sehingga  kandungan  air  dalam  produk akhir menjadi lebih stabil [5].

## KESIMPULAN
Penggunaan alat flash drying yang memanfaatkan udara panas bersuhu relatif rendah, mampu menurunkan kandungan  air  dalam  batubara  secara  signifikan,  namun  kandungan  air  dalam  produk  yang  dihasilkan  masih masih tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Executive Summary Pemutakhiran Data dan Neraca Sumberdaya Energi Tahun 2018, Pusat Sumber Daya Mineral, Batubara dan Panas Bumi, Badan Geologi, http://psdg.geologi.esdm.go.id/images/stories/neraca/2018/ExSumNeracaMinerba2018.pdf
[2] Christian  Vogt,  Thomas  Wild,  Christian  Bergins,  Karl  Strau,  Janine  Hulston,  Alan  L  Chaffe, Mechanical/thermal Dewatering of Lignite, Part 4 : Physico-chemical Properties and Pore Structure During an Acid Treatment Within the MTE Process, 2011, Elsevier Journal, www.elsevier.com/locate/fuel
[3] Imam Budi Raharjo, Teknologi Pengeringan Lignit, 2011, https://imambudiraharjo.wordpress.com/2011/06/17/teknologi-pengeringan-lignit/
[4] Hartiniati,  Uji  Peningkatan  Mutu  Batubara  Peringkat  Rendah  Sumatera  Selatan,  Jurna  Energi  dan Lingkungan Vol. 7, No. 1, Juni 2011.
[5] WCI or World Coal Institute (2009), Coal statistic on Indonesia , www.worldcoal.org, February 2019