04. bahan galian bah..

BAHAN GALIAN BAHAN BAKAR
BATU BARA
Batubara terbentuk dengan cara yang sangat komplek dan
memerlukan waktu yang lama ( puluhan sampai ratusan juta
tahun) di bawah pengaruh fisika, kimia ataupun keadaan geologi.
Untuk memahami bagaimana batubara terbentuk dari tumbuhtumbuhan perlu diketahui dimana batubara berbentuk dan
faktor-faktor yang akan mempengaruhinya, serta bentuk lapisan
batubara.
TEMPAT TERBENTUKNYA BATU BARA
a.
Untuk menjelaskan tempat terbentuknya batubara dikenal 2
macam teori:
Teori Insitu
Teori ini mengatakan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan
batubara, terbentuknya ditempat di mana tumbuh-tumbuhan asal
itu berada. Dengan demikian maka setelah tumbuhan tersebut
mati, belum mengalami proses transportasi segera tertutup oleh
lapisan sedimen dan mengalami proses coalification. Jenis
batubara yang terbentuk dengan cara ini mempunyai penyebaran
luas dan merata, kualitasnya lebih baik karena kadar abunya
relatif kecil. Batubara yang terbentuk seperti ini di Indonesia
didapatkan di lapangan batubara Muara Eneem (Sumsel).
b.
Teori drift
Teori ini menyebutkan bahwa bahan-bahan pembentuk lapisan
batubara terjadinya di tempat yang berbeda dengan tempat
tumbuhan semula hidup dan berkembang dengan demikian
tumbuhan yang telah mati diangkut oleh media air dan
berakumulasi disuatu tempat, tertutup oleh batuan sedemen dan
mengalami proses coalification. Jenis batubara yang terbentuk
dengan cara ini mempunyai penyebaran tidak luas, tetapi dijumpai
dibeberapa tempat, kwalitas kurang baik karena banyak
mengandung material pengotor yang terangkut bersama, selama
proses pengangkutan dari tempat asal tanaman ke tempat
sedimentasi. Batubara yang terbentuk seperti ini di Indonesia
didapatkan di lapangan batubara delta Mahakam Purba (Kaltim).
PROSES TERJADINYA BATU BARA
1. Proses biokimia
Proses penghancuran oleh bakteri “Anaerobic” terhadap bahan kayu-kayuan (sisa
tumbuhan) sehingga terbentuk “gel” (seperti agar-agar) yang disebut “Gelly”
Bakteri “anaerob” adalah bakteri yang hidup pada tempat (air) yang kurang
mengandung oksigen. Yaitu pada air kotor, misal : daerah rawa-rawa. Bakteri ini akan
membusukkan / memakan bahan kayu-kayuan (sisa tumbuhan)
Hasil dari proses Biokimia adalah terbentuknya “gel” sebagai bahan pembentuk
lapisan batubara. Bahan-bahan tersebut kemudian akan terendapkan/terkumpul sebagai
suatu massa yang mampat, yang disebut PEAT (GAMBUT).
PEAT (GAMBUT) : merupakan hasil dari proses pengendapan pemanpatan dan pemadatan
dari bahan-bahan pembentukan lapisan batubara.
Untuk pembentukan PEAT setebal 1ft, dibutuhkan waktu ± 100 th.
Kadang-kadang dalam suatu lapisan batubara dijumpai adanya struktur kayu yang
masih tampak jelas dan utuh. Hal ini disebabkan karena pada proses pembentukannya,
bakteri tidak bekerja secara sempurna (proses metabolisme bakteri tidak sempurna).
Tidak aktifnya bakteri, karena bakteri tersebut terkena racun (toxin), sehingga
bahan kayu-kayuan yang ada akan tetap utuh sampai pembentukan batubara.
2. Proses termodinamik
Proses perubahan PEAT menjadi lapisan batubara oleh adanya panas dan tekanan, juga proses
dari luar seperti proses geologi (pelipatan, dsb).
Dari adanya panas dan tekanan (T dan P) ini, maka akan terbentuk lapisan batubara, dari
PEAT menjadi LIGNIT sampai ANTRASIT (dalam beberapa kelas atau “rank”). Adanya klasifikasi
ini tergantung pada intensitas panas dan tekanan.
Reaksi Pembentukan Batubara
5(C6H10O5) = C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO
Cellulosa
Lignit Gas metan
dirawa
6(C6H10O5) = C22H20O34 + 5CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO
Cellulosa
Bitumineous
Gas metan
Cellulosa (zat-z organik) merupakan zat pembentuk batubara.
Kadar C Lignit < Bitumineous
Derajat pembatubaraan Lignit kurang sempurna dibanding Bitumineous
Perbandingan
Unsur C Lignit < Bituminous
Semakin besar unsur C → semakin tua
Unsur H Lignit > Bituminous
Semakin besar, unsur H → semakin muda,
Senyawa CH4 Lignit < Bitominous
Semakin besar CH4 → semakin tua
Material-material penyusun batubaran disebut MACERAL (penyusun batuan disebut : mineral).
LAPISAN BATU BARA
Deposit Batubara bentuk Horse Back
Deposit Batubara bentuk Pinch
Deposit Batubara bentuk Clay Vein
Deposit Batubara bentuk Burried Hill
Deposit Batubara bentuk Fault
Deposit Batubara bentuk Fold
SIFAT BATUBARA
Sifat batubara jenis antrasit :
• Warna hitam sangat mengkilat, kompak.
• Nilai kalor sangat tinggi, kandungan karbon sangat
tinggi.
• Kandungan air sangat sedikit
• Kandungan abu sangat sedikit
• Kandungan sulfur sangat sedikit.
Sifat batubara jenis bitumine/subbitumine :
• Warna hitam mengkilat, kurang kompak.
• Nilai kalor tinggi, kandungan karbon relatif tinggi.
• Kandungan air sedikit
• Kandungan abu sedikit
• Kandungan sulfur sedikit
Sifat batubara jenis lignit (brown coal) :
• Warna hitam, sangat rapuh.
• Nilai kalor rendah, kandungan karbon sedikit.
• Kandungan air tinggi.
• Kandungan abu banyak.
• Kandungan sulfur banyak
TERJADINYA IMPURITIS
a. Inherent impurities
merupakan pengotor bawaan yang terdapat di dalam
batubara. Batubara yang sudah dicuci bersih (bentuk
bongkah), ketika dibakar habis ternyata masih
memberikan sisa abu. Pengotor bawaan ini terjadi
bersama-sama pada waktu terjadi proses pembentukan
batubara (ketika masih berupa gelly). Pengotor ini dapat
berupa mineral seperti : gipsum, anhidrit, pirit, silika,
markasit dan dapat pula berbentuk tulang-tulang binatang
(diketahui ada senyawa posfor dari hasil analisa abu).
b. External impurities
merupakan pengotor luar, yang berasal dari proses
penambangan antara lain terbawanya lapisan penutup.
Kejadian ini sangat umum dan sulit dihindarkan khususnya
pada kegiatan tambang terbuka
PARAMETER BATUBARA
1. Lengas (kandungan air)
a) Free moisture
b) Inharent moisture
2. Zat terbang (floated matters)
3. Karbon padat (fixed carbon)
4. Kadar abu (ash)
5. Nilai kalor (calorific value)
Kandungan/unsur batubara yang tidak
dikehendaki pada insdutri :
• Pada industri semen
Kadar MgO yang terlalu tinggi akan merusak kualitas semen.
• Pada industri listri (PLTU)
Kadar Na2O dan K2O yang terlalu tinggi > 6% dari kadar abu total –
akan mempengaurhi TITIK LELEH ABU (Ash Fusion Temperature)
menjadi turun.
• Pada industri besi baja
Kadar P2O5 yang terlalu tinggi akan merusak kualitas besi baja yang
diproduksi.
BRIKET BATUBARA
SIFAT BRIKET YANG BAIK
• Tidak berasap dan tidak berbau pada saat pembakaran.
• Mempunyai kekuatan tertentu sehingga tidak mudah pecah waktu
diangkat dan dipindah-pindah.
• Mempunyai suhu pembakaran yang tetap (± 3500C) dalam jangka
waktu yang cukup panjang (8-10 jam)
• Setelah pembakaran masih mempunyai kekuatan tertentu sehingga
mudah untuk dikeluarkan dari dalam tungku masak.
• Gas hasil pembakaran tidak mengandung gas karbon monoksida
yang tinggi.
TEKNIK PEMBUATAN
Proses pembuatan briket Yontan cukup sederhana.
Batubara bubuk (5 mm) diberi air (10%) ditekan
dengan mesin tekan pembriketan pada tekanan 120
Kg/cm2 sehingga diperoleh briket. Untuk tipe telor
perlu ditambah molases (7%) dan diroll pada mesin
briket tipe roll.
MENIADAKAN ASAP DAN BAU
Percobaan untuk mengurangi/meniadakan asap dan bau
dari briket batubara telah dilakukan dengan mengurangi
volatile matter. Hal ini dapat ditempuh dengan melakukan
karbonisasi terhadap batubara pada suhu rendah, dan
ternyata berhasil baik. Hanya masalah lama waktu
pembakaran dari briket batubara ini masih relatif lebih
pendek yaitu ± 4 jam.
BATUBARA SEBAGAI BATUAN INDUK HIDROKARBON
Hasil penelitian terkahir menunjukkan bahwa batubara juga
memegang peranan yang penting di dalam dunia perminyakan,
khususnya untuk keperluan eksplorasi gas dan minyak bumi.
Secara umum di dalam batubara terdapat tiga unsur bahan
organik yang dikenal sebagai bahan maceral yaitu maceral vitrinite,
eksinite dan inertinite.
Penelitian batubara di bawah mikroskop memperlihatkan
beberapa gambaran yang menunjukkan bahwa batubara berperan
aktif dalam pembentukan hidrokarbon. Hal ini termasuk juga dengan
didapatkannya urat-urat (veins) dari unsur-unsur bitumen di dalam
batubara dan maceral-maceral yang menunjukkan adanya bahan
yang sama dengan unsur bitumen
MACERAL
Maceral vitrinite berasal dari bahan sel dinding ataupun seratserat kayu dari suatu tumbuhan. Sedang eksinite berasal dari unsurunsur yang mengandung lilin atau resin suatu tumbuhan, seperti
halnya spora, kutikula, gangang (algae) dan getah. Maceral inertinite
sebenarnya berasal dari bahan yang sama dengan bahan pembentuk
maceral vitrinite, akan tetapi bahan tersebut telah mengalami
proses oksidasi.
Maceral-maceral dari group vitrinite dan inertinite mempunyai
potensi 1 : 10 dibanding maceral eksinit untuk membentuk
hidrokarbon sedang maceral inertinite berpotensi 1 : 20 dibanding
dengan maceral eksinit
GAMBUT
Gambut adalah sisa timbunan tumbuhan yang telah mati
dan kemudian diuraikan oleh bakteri anaerobik dan
aerobik menjadi komponen yang lebih stabil. Selain zat
organik yang membentuk gambut terdapat juga zat
anorganik dalam jumlah yang kecil.
JENIS GAMBUT
•
•
Gambut ombrogenus yang kandungan airnya hanya berasal dari
air hujan. Gambut jenis ini dibentuk dalam lingkungan
pengendapan dimana tumbuhan pembentuk yang semasa hidupnya
hanya tumbuh dari air hujan, sehingga kadar abunya adalah asli
(inherent) dari tumbuhan itu sendiri.
Gambut topogenus yang kandungan airnya berasal dari air
permukaan. Jenis gambut ini diendapkan dari sisa tumbuhkan
yang semasa hidupnya tumbuh dari pengaruh air pengaruh air
permukaan tanah, sehingga kadar abunya dipengaruhi oleh
elemen yang terbawa oleh air permukaan tersebut.
Daerah gambut topogenus lebih bermanfaat
untuk lahan pertanian dibanding dengan daerah
gambut ombrogenus karena gambut topogenus
mengandung relatif lebih banyak nutrisi. Kedua jenis
gambut tersebut pada hakikatnya secara megaskopis
agak sukar didefinisikan secara pasti karena
kompleksnya tahapan proses pembusukan.
PEMANFAATAN GAMBUT
1. Sebagai media semai
2. Sabagai bahan bakar
3. Dapat diekstrak menjadi asam humat
EKSTRAKSI ASAM HUAMT
Gambut
Diayak
Gambut KERING
Air = 5% - 10%
Direaksikan dengan
NaOH 15%, ditambah air
dan dididihkan
Didiamkan, diendapkan
selama 18 jam
Na-humat cair
Dikeringkan
Na-humat kristal
Asam gambut
KEGUNAAN ASAM HUMAT
1. Pengeras adukan semen
2. Pengencer lumpur bor
MINYAK BUMI
• Menurut teori lama
Minyak bumi berasal dari plankton (organik)
• Berdasarkan perkembangan ilmu yang
didasari penelitian
Asal minyak bumi tidak hanya dari plankton
tetapi ada yang dari tumbuh-tumbuhan
bahkan ada yang dari anorganik
TEORI ANORGANIK
• Teori anorganik merupakan teori yang beranggapan bahwa
minyak dan gas bumi berasal dari proses anorganik. Salah
satu teorinya adalah Karbon (C) dan Hidrogen (H) dapat
membentuk minyak dan gas bumi apabila kondisi
temperatur dan tekanan yang ekstrim.
MACAM-MACAM HIDROKARBON
1.
Hidrokarbon padat
a) Pasir teer
b) Serpih minyak
2. Hidrokarbon cair
•
Minyak bumi
3. Hidrokarbon gas
•
Gas bumi
MIGRASI MINYAK BUMI
Minyak bumi berasal dari lapisan batuan induk, kemudian
bergerak ke batuan reservoir yang dapat memungkinkan
minyak bumi terakumulasi didalamnya.
Proses migrasi ini merupakan perpindahan minyak bumi
dari lapisan batuan induk menuju ke lapisan batuan
reservoir untuk dikonsentrasikan didalamnya.
REMBESAN MINYAK BUMI
Minyak bumi yang keluar dipermukaan disebut rembesan
Rembasan yang keluar dari homoklin
Jenis Rembasan Minyakbumi (menurut Link, 1952)
REMBASAN YANG YANG BERASOSIASI DENGAN
LAPISAN DAN FORMASI TEMPAT MINYAK TERSEBUT
TERBENTUK
A. Jalur rembesan dalam struktur yang
masih utuh dimana minyak dan gas naik melui
retakan-retakan kecil dalam lapisan penyekat
B. Minyak merembes melalui patahanpatahan kecil diatas struktur yang
berproduksi
C. Rembasan permukaan
sepanjang sesar naik
D. Rembasan sepanjang sesar naik bersudut
rendah seberapa jauh dari lipatan yang terdapat
dibawahnya
REMBASAN KELUAR SEPANJANG KETIDAKSELARASAN
A. Rembasan sepanjang
ketidakselarasan dan sesar
(Venezuela)
B. Rembasan sepanjang
ketidakselarasan antara
struktur lipatan dan sesar yang
ditumpangi lapisan homoklin
C. Rembasan sepanjang
ketidakselarasan dan lapisan minyak
yang membaji yang tererosikan
(Venezuela)
D. Rembasan sepanjang
ketidakselarasan pada kedua belah
fihak dari cekungan (Uinta Basin, A.S.)
REMBASAN BERASOSIASI DENGAN INTRUSI
AKUMULASI MINYAK BUMI
Minyak bumi akan terakumulasi dalam lapisan reservoir
setelah bermigrasi dari asalnya yaitu batuan induk.
Dengan catatan lapisan reservoir tertutup bagian atas dan
sampingnya dan terbuka dibawah.
PERANGKAP STRUKTUR
PERANGKAP STRATIGRAFI
PERANGKAP HIDRODINAMIK
PERANGKAP KOMBINASI