KOKAS UNTUK INDUSTRI LOGAM

Click here go to source web : SUPREMECARBON

Sampai akhir abad ke-18, arang kayu dipakai untuk peleburan logam. Produksi logam dengan bahan bakar arang kayu cukup bagus, namun biayanya sangat mahal. Diperlukan sekitar 100 kg kayu untuk melebur 1 kg baja. Batubara biasa juga pernah dicoba, namun hasilnya tidak bagus karena batubara biasa banyak mengandung unsur lain seperti belerang. Ketika logam dilebur, belerang bisa menyebabkan kerusakan pada logam. 
Oleh karena itu, diperlukan tahapan untuk mengkonversi batubara biasa ke dalam bentuk kokas. Dengan teknik distilasi kering, unsur-unsur lain di dalam batubara bisa dibuang sehingga hasil akhirnya adalah batubara dengan kandungan karbon dan nilai kalori yang sangat tinggi. Batubara yang telah dikonversi ini dinamakan "Kokas".  Untuk bahan bakar peleburan logam, kokas sangat layak dipakai.

Pemilihan Bahan Baku

Sebelum proses karbonisasi, campuran beberapa jenis batubara bitumen yang sebagian besar diperoleh dari tambang batubara Ombilin, dipersiapkan terlebih dahulu. Batubara jenis bitumen ini harus memenuhi beberapa kriteria berdasarkan analisis proksimat. Parameter yang diuji antara lain: kandungan air, abu, belerang, zat terbang, tar, dan tingkat plastisitas batubara.

Proses Karbonisasi Batubara

Karbonisasi batubara adalah 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 375 sampai 475 derajat Celcius, batubara mengalami dekomposisi membentuk lapisan plastis di sekitar dinding. Ketika suhu mencapai 475 sampai 600 derajat Celcius, terlihat kemunculan cairan tar dan senyawa hidrokarbon (minyak), dilanjutkan dengan pemadatan massa plastis menjadi semi-kokas. Pada suhu 600 sampai 1100 derajat Celcius, proses stabilisasi kokas dimulai. Ketika lapisan plastis sudah bertemu di tengah oven, berarti seluruh batubara telah terkarbonasi menjadi kokas, dilanjutkan dengan proses pendinginan (quenching).

Daur Ulang Panas dalam Pembuatan Kokas 

Ada dua macam tipe pembuatan kokas: Pengolahan Produk Sampingan dan Daur Ulang Panas. Dalam teknik Pengolahan Produk Sampingan, semua zat lain yang dihasilkan dari oven kokas "ditangkap" untuk diproses lebih lanjut. Beberapa produk samping yang dihasilkan memang mengandung nilai jual. Namun beberapa di antaranya sangat berbahaya bagi lingkungan. Oleh karena itu, kami memilih teknik Daur Ulang Panas, di mana semua zat dan gas hasil karbonisasi dialirkan kembali ke dalam oven kokas untuk menambah energi panas ke dalam oven. Dengan demikian, semua zat berbahaya tersebut tidak lepas ke udara karena habis terbakar dalam panas yang sangat tinggi. Proses Daur Ulang panas ini membantu menjaga lingkungan dari gas berbahaya yang pada gilirannya mengurangi polusi udara.

Metode Pendinginan Kering

Setelah kokas selesai dibuat di oven, perlu pendinginan secepatnya supaya kokas tersebut tidak berubah jadi abu. Ada dua metode pendinginan kokas: Basah dan Kering. Dalam proses pendingan basah, air disemprotkan ke kokas yang panas membara, akibatnya timbul gas yang menguap ke udara. Gas ini juga berbahaya bagi lingkungan. Oleh karena itu kami memilih metode pendinginan kering. Caranya sederhana, dengan hanya membuka dinding insulasi oven kokas dan membiarkan aliran udara di atmosfir mendinginkan kokas secara alamiah selama 8 jam. Kunci keberhasilan pendinginan alamiah ini karena kami menggunakan banyak oven-oven berkapasitas kecil. Kami percaya bahwa 10x1 lebih baik daripada 1x10. Prinsip ini juga sejalan dengan konsep logistik seperti Just-In-Time, Kanban, Theory of Constraints, dll.

Briket Kokas

Tidak semua material dari oven kokas menghasilkan kokas dalam kondisi yang siap pakai. Beberapa di antaranya berwujud kokas lembut dan berukuran kecil sehingga tidak bisa dipakai langsung untuk pengecoran logam. Untuk itu diperlukan proses pembriketan di pabrik briket.
Sebelum dibriketkan, semua kokas lunak dan kecil tersebut dihancurkan sehingga berbentuk serbuk. Sebagai pengikat (binder) digunakan tepung yang mengandung karbohidrat dan batu kapur (kalsium karbonat). Unsur kalsium karbonat ini sangat diperlukan sebagai pengikat unsur tak murni dari logam ketika dilebur. Pembriketan dilakukan dengan teknik ekstrusi bertekanan tinggi, sehingga terbentuklah briket kokas yang kuat, berukuran besar seragam, sesuai dengan permintaan konsumen.

Tipikal Kualitas Kokas untuk Industri Logam

Fisik	Rata-Rata	Dalam Spec
Ukuran (mm)  Lebih 4" (% berat)  Kurang 1" (% berat)  Stabilitas  CSR	52 1 8 60 65	45-60 4 max 11 max 58 min 61 min
Fisik (% berat)  Abu  Air  Belerang  Zat Terbang  Alkali (K2O+Na2O)  Fosfor	8.0 2.5 0.65 0.5 0.25 0.02	9.0 max 5.0 max 0.82 max 1.5 max 0.40 max 0.33 max

KOKAS BATUBARA

PENGEMBANGAN PRODUK BRIKET KOKAS DARI BATUBARA

a. Latar Belakang

Percobaan pembuatan kokas briket untuk industri pengecoran telah dilakukan oleh tekMIRA sejak tahun 1990 dengan menggunakan proses ganda dan bahan baku berbagai batubara Indonesia (Ombilin, Arutmin, Bukit Asam, dan Adaro) serta ber-bagai jenis tungku karbonisasi. Penggunaan tungku beehive dan tungku rexco untuk karbonisasi batubara kurang cocok karena kedua tungku tersebut membutuhkan umpan batubara butiran besar (> 5 cm) sedangkan batubara Indonesia umumnya akan pecah saat penyimpanan di stock pile. Batubara yang digunakan sebagai bahan baku sebaiknya mempunyai kadar abu maksimal 5 % agar kadar abu pada kokas tidak melebihi dari 10 %. Beberapa industri pengecoran besi menginginkan kadar abu kokas pengecoran kurang dari 12 %. Kokas briket yang dihasilkan mempunyai nilai kalor tinggi, tetapi sifat fisiknya rendah. Hasil uji coba penggunaan pada tungku tukik di industri pengecoran di Ceper dan Tegal menunjukkan bahwa kokas briket tersebut hanya dapat digunakan sebagai kokas muat.

Penelitian terakhir pada tahun 2003 dilakukan dengan menggunakan bahan baku utama batubara Adaro yang berkadar abu 0,8 %. Sarana karbonisasi batubara dan rekarbonisasi briket kokas mentah adalah tungku terowongan (tunnel kiln) dengan panjang 15 m, lebar 1 meter dan tinggi 1 meter. Bahan pengikat briket kokas digunakan aspal petroleum sebanyak 12,5 % dari jumlah kokas yang dibriket. Sistem operasi masih berlangsung secara berkala (batch) pada kapasitas 300 kg/jam, namun setiap unit operasi telah berjalan kontinyu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa briket kokas yang dihasilkan memenuhi persyaratan kimia dan fisik kokas pengecoran dan dapat digunakan sebagai kokas dasar maupun kokas muat pada tungku kupola.

b. Maksud dan Tujuan

Melaksanakan operasi proses produksi briket kokas secara semikontinu dan terintegrasi dalam rangka mendukung embrio pilot plant atau komersil plant kokas pengecoran dari batubara Adaro atau batubara Indonesia secara umum

c. Metodologi Penelitian

Pengkokasan pada dasarnya adalah proses karbonisasi batubara, yaitu proses destruktif batubara melalui pemanasan tanpa udara yang menghasilkan kokas. Dalam skala molekul, urutan perubahan dari batubara menjadi kokas tidak diketahui dengan pasti sebab struktur molekul batubara begitu kompleks dan heterogen. Jika sejumlah batubara bituminous dipanaskan, batubara tersebut akan melunak. Untuk batubara kualitas prima, pelunakan terjadi sebelum panas mulai memutuskan struktur batubara menjadi gas-gas produk dekomposisi.

Saat memuai, gas-gas menerobos melalui massa plastik batubara dan meninggalkan rongga-rongga. Selama tahap pemlastisan ini ikatan karbon alifatik atau ikatan karbon-oksigen antara sistem cincin aromatik, menjadi putus. Produk yang memiliki berat molekul rendah terlepas sebagai gas-gas seperti metana atau membentuk campuran senyawa kompleks yang kemudian terkonden-sasi sebagai tar. Sistem cincin aromatik yang besar dan memiliki berat molekul besar, yang tertinggal, menyatu kembali dan memadat membentuk kokas.

Kondisi Proses :

1. Karbonisasi batubara temperatur > 9000C, waktu tinggal =4 jam.
2. Penggerusan output -8 mesh.
3. Pencampuran komposisi : kokas 85%.
   aspal :15% dari kokas.
4. Pembriketan tekanan pembriketan
   200kg/cm2 diameter briket 10 cm, tinggi 10 cm.
5. Rekarbonisasi temperatur >8000C, waktu tinggal = 4 jam.

Aliran Bahan Berdasarkan Tata Letak Alat

Hasil Penelitian

Hasil pembuatan kokas dapat dilihat dalam Tabel di bawah ini.

Kesimpulan

• Penggunaan tunnel kiln dapat menghasil-kan kokas bongkah (lump coke) dengan sifat kimia yang baik dan matang sempurna.
• Penggunaan tunnel kiln untuk rekarboni-sasi menghasilkan briket kokas yang memenuhi syarat fisik dan kimiawi kokas pengecoran.
• Penggunaan sagar keramik membutuhkan temperatur operasi lebih tinggi dari 900ºC, (diperkirakan 1.100ºC) agar rekarbonisasi berlangsung sempurna. (Suganal, dkk)

click here go to the source web :
TekMIRA

PILOT PLANT UBC DI PALIMANAN, CIREBON

Pilot Plant Upgraded Brown Coal (UBC) merupakan realisasi dari kesepakatan kerjasama antara Pemerintah Indonesia yang diwakili oleh Badan Litbang Energi dan Sumber Daya Mineral dengan Pemerintah Jepang yang diwakili oleh Japan Coal Energy Centre (JCOAL).
Nota Kesepahaman (MoU) ditandatangani pada tanggal 19 Juli 2001 dan akan berakhir Maret 2005. Puslitbang tekMIRA ditunjuk sebagai unit yang mengimplementasikan pembangunan dan pengembangan pilot plant ini bekerja sama dengan Deputi Kepala Bidang Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan BPPT.

Pembangunan sarana dan prasarana Pilot Plant UBC telah dimulai sejak tahun 2002, sedangkan instalasi peralatan utama dan pendukung dimulai awal tahun 2003 dan selesai pada pertengahan September 2003. Uji coba (commissioning) proses Pilot Plant UBC telah dimulai sejak akhir September sampai pertengahan Desember 2003 dengan hasil yang memuaskan.

 

Teknologi UBC pada prinsipnya merupakan proses peningkatan nilai kalor batubara peringkat rendah melalui penurunan kadar air dalam batubara. Proses ini dilakukan dengan mencampurkan batubara, minyak residu dan minyak tanah, kemudian o dipanaskan pada temperatur 150°C dan tekanan 350 kPa. Besarnya biaya Peresmian Pilot Plant Upgraded Brown Coal (UBC) Palimanan, 19 Desember 2003 proses dan investasi UBC sangat tergantung dari kandungan air di dalam batubara asal. Semakin tinggi kandungan air di dalam batubara, semakin besar biaya proses dan investasi UBC yang diperlukan. Dalam jangka panjang, Pilot Plant UBC mempunyai fungsi untuk menguji batubara kualitas rendah pada berbagai parameter di dalam prosesnya, termasuk aspek keekonomian untuk pembangunan pabrik komersial pada tahap selanjutnya.

 Peresmian
Pengoperasian penggunaan fasilitas Pilot Plant UBC telah diresmikan Peresmian oleh Kepala Badan Litbang Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) atas nama Menteri ESDM pada tanggal 19 Desember 2003 di Palimanan, Cirebon. Dihadiri oleh kurang lebih 190 undangan dari berbagai instansi. Dengan diresmikannya pengoperasian pilot plant UBC, diharapkan optimalisasi proses dan perhitungan keekonomiannya segera dilakukan, agar pilot plant tersebut dapat segera berfungsi sebagai fasilatas untuk menguji batubara dari berbagai tempat, baik dari dalam maupun luar negeri. Dengan demikian upaya merealisasikan pabrik UBC komersial dapat terlaksana.
Tujuan dibangunnya Pilot Plant UBC Palimanan adalah untuk menjadi pusat upgrading batubara peringkat rendah yang mandiri dan mampu melakukan pengujian upgrading batubara, baik dari dalam maupun luar negeri. Data hasil pengujian digunakan untuk merancang pabrik UBC komersial.

Fungsi Pilot Plant UBC

• memastikan bahwa proses UBC secara teknis dapat digunakan untuk meningkatkan nilai kalor batubara peringkat rendah melalui kinerja proses dan evaluasi kualitas produk,


• memperkirakan biaya proses,


• mengevaluasi kelayakan, komersialisasi proses UBC,


• mendapatkan data engineering untuk mendisain pabrik UBC skala komersial.

Seperti kita ketahui bahwa batubara peringkat rendah (lignit) yang cadangannya cukup besar di Indonesia, sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan karena kandungan airnya tinggi sehingga

• biaya angkut per kalorinya tinggi,


• efisiensi pembakaran rendah, dan


• memiliki sifat swabakar yang tinggi.

Akibatnya :

• jumlah batubara yang dibutuhkan akan lebih banyak,


• memerlukan ukuran boiler lebih besar untuk menghasilkan panas yang sama dengan batubara bituminous,


• menghasilkan emisi gas yang lebih besar untuk proses yang sama, dan


• membutuhkan stockpile yang besar bila digunakan untuk PLTU.

Untuk pemanfaatan batubara lignit diperlukan teknologi khusus agar dapat bersaing dengan batubara peringkat tinggi. Banyak teknologi yang telah diperkenalkan untuk pemanfaatan batubara lignit, antara lain PLTU mulut tambang dan pengurangan air (drying) agar menyerupai karakteristik batubara peringkat tinggi. Namun beberapa teknologi drying (upgrading) yang diperkenalkan masih belum sempurna, karena air yang keluar dari batubara kembali masuk ke dalam batubara tersebut melalui pori-pori.

Teknologi Upgraded Brown Coal (UBC) merupakan salah satu teknologi upgrading yang terbaik saat ini karena temperatur dan tekanan dalam proses rendah. Dalam proses ditambahkan minyak residu untuk melapisi partikel batubara sehingga air yang keluar dari pori-pori batubara tidak dapat kembali masuk ke dalam batubara tersebut.

Keunggulan

Proses UBC mempunyai keunggulan yaitu :

• temperatur dan tekanan proses cukup rendah,


• batubara yang dihasilkan cukup bersih karena minyak residu yang ditambahkan pada saat proses dipisahkan dan dapat digunakan kembali,


• polusi air buangan sangat minimum karena proses yang berlangsung adalah secara fisika (tidak terjadi reaksi kimia atau pirolisa).

 

Kerjasama Penelitian dan Pengembangan
Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara (tekMIRA) saat ini tengah menjalin hubungan kerjasama penelitian peningkatan kualitas batubara peringkat rendah di Indonesia skala pilot plant dengan Pemerintah Jepang. Pilot plant ini merupakan hibah dari Pemerintah Jepang berdasarkan Nota Kesepahaman antara Badan Litbang ESDM dengan Japan Coal Energy Center (JCOAL), Jepang yang disepakati pada 19 Juli 2001 dan akan berlangsung sampai 31 Maret 2005. Dokumen implementasinya akan ditandatangani setiap tahun antara Kerjasama Penelitian dan Pengembangan tekMIRA dengan JCOAL. Dalam pelaksanaan proyek ini, tekMIRA bekerjasama dengan BPPT.
Pilot plant UBC dengan kapasitas 5 ton per hari ini dibangun di Palimanan Cirebon, Jawa Barat bersebelahan dengan pabrik percontohan briket biobatubara.

Deskripsi Pilot Plant UBC
Pilot plant UBC terdiri dari 5 (lima) unit utama, yaitu penyiapan batubara (coal preparation), penghilangan air (slurry dewatering), pemisahan batubara-minyak (coal oil separation), pengambilan kembali minyak (oil recovery) dan pembuatan briket (briquetting). Proses UBC ini dilakukan dengan mencampurkan batubara dan minyak residu kemudian dipanaskan pada temperatur 140°C dengan tekanan hanya 350 kPa. Penambahan minyak residu dimaksudkan untuk menjaga kestabilan kadar air bawaan batubara pasca proses.
Batubara produk proses UBC dapat berupa serbuk/bongkah yang kemudian dibuat briket atau dalam bentuk slurry (CWM). Pilot plant UBC dirancang khusus untuk menghasilkan produk batubara dengan nilai kalor mencapai 6000 s/d 6500 kkal/kg dari batubara peringkat rendah yang mempunyai nilai kalor 3500 - 4500 kkal/kg, melalui teknik pengurangan kandungan air total dari 25 - 45% menjadi <5%. Estimasi sementara untuk biaya proses adalah $ 5 - 7/ton produk dengan biaya investasi sekitar $ 100 juta untuk kapasitas pabrik komersial 5.000 ton per hari. Dengan berhasilnya penelitian pilot plant ini, diharapkan batubara peringkat rendah yang merupakan cadangan terbesar dimiliki Indonesia (± 70% dari total cadangan 38,8 milyar ton) dapat ditingkatkan kualitasnya sehingga mempunyai sifat menyerupai batubara peringkat tinggi (bituminous), yaitu jenis batubara yang ideal untuk diekspor. Dengan kata lain proses UBC dapat menyiapkan batubara yang sesuai dengan spesifikasi pasar, sehingga industri pertambangan batubara di Indonesia dapat terus tumbuh memberikan kontribusinya sebagai pemasok energi dalam negeri dan untuk meningkatkan ekspor di masa mendatang.