Pencucian ialah usaha yang dilkakukan untuk memperbaiki kualitas batubara, agar batubara tersebut memenuhi syarat penggunaan tertentu. Termasuk didalamnya pembersihan untuk mengurangi impurities anorganik.
Karakteristik batubara dan impurities yang utama ditinjau dari segi pencucian secara mekanis ialah komposisi ukuran yang disebut size consist, perbedaan berat jenis dari material yang dipisahkan, kimia permukaan, friability relatif dari batubara dan impuritiesnya serta kekuatan dan kekerasan.
Ada beberapa cara. Contoh sulfur, sulfur adalah zat kimia kekuningan yang ada sedikit di batubara, pada beberapa batubara yang ditemukan di Ohio, Pennsylvania, West Virginia dan eastern states lainnya, sulfur terdiri dari 3 sampai 10 % dari berat batu bara, beberapa batu bara yang ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-negara bagian sebelah barat lainnya sulfur hanya sekitar 1/100ths (lebih kecil dari 1%) dari berat batubara.
Penting bahwa sebagian besar sulfur ini dibuang sebelum mencapai cerobong asap.
Satu cara untuk membersihkan batubara adalah dengan cara mudah memecah batubara ke bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di batu bara disebut sebagai "pyritic sulfur " karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk iron pyrite, selain itu dikenal sebagai "fool's gold” dapat dipisahkan dari batubara.
Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batubara dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air , batubara mengambang ke permukaan ketika kotoran sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini dinamakan "coal preparation plants" yang membersihkan batubara dari pengotor- pengotornya.
Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan cara ini, bagaimanapun sulfur pada batubara adalah secara kimia benar-benar terikat dengan molekul karbonnya, tipe sulfur ini disebut "organic sulfur," dan pencucian tak akan menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba untuk mencampur batubara dengan bahan kimia yang membebaskan sulfur pergi dari molekul batubara, tetapi kebanyakan proses ini sudah terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk mengurangi biaya dari proses pencucian kimia ini.
Kebanyakan pembangkit tenaga listrik modern dan semua fasilitas yang dibangun setelah 1978 — telah diwajibkan untuk mempunyai alat khusus yang dipasang untuk membuang sulfur dari gas hasil pembakaran batubara sebelum gas ini naik menuju cerobong asap.
Alat ini sebenarnya adalah "flue gas desulfurization units," tetapi banyak orang menyebutnya "scrubbers" — karena mereka men-scrub (menggosok) sulfur keluar dari asap yang dikeluarkan oleh tungku pembakar batubara.
Dalam pencucian batubara, yang harus dipertimbangkan ialah metode pencucian mana yang akan diterapkan untuk mempersiapakan batubara sesuai keperluan pasar, dan apakah pencucian masih diperlukan, karena pada prinsipnya batubara dapat dijual langsung setelah ditambang. Kenyataannya penjualan langsung setelah ditambang tidak berarti produser memperoleh keuntungan maksimum. Oleh karena itu dalam memutuskan ini perlu dimasukan juga pertimbangan komersial.
Untuk menentukan kesesuaian alat yang digunakan dalam mencuci batubara syarat yang diperlukan adalah ukuran butir dari batubara yang akan dicuci, spesifik gravity dan kapasitas produksi yang digunakan. Alat-alat tersebut antara lain dapat dipilih Dense Medium Separation, Concentration Table, Jig dan Flotasi.
Dalam proses pencucian batubara untuk memisahkan dari mineral pengotor, dipakai berbagai jenis peralatan konsentrasi berdasarkan sifat-sifat batubara dari mineral pengotor. Perbedaan tersebut dapat berupa sifat fisik atau mekanik dari butiran tersebut, seperti halnya berat jenis, ukuran, warna, gaya sentripetal, gaya sentrifugal ataupun desain peralatan itu sendiri.
Pencucian batubata dilakukan karena batubara hasil penambangan bukanlah batubara yang bersih, tetapi masih banyak mengandung material pengotor.
Pengotor batubara dapat berupa pengotor homogen yang terjadi di alam saat pembentukan batubara itu sendiri, yang disebut dengan Inherent Impurities, maupun pengotor yang dihasilkan dari operasi penambangan itu sendiri, yang disebut extraneous impurities.
Dengan demikian pencucian batubara bertujuan untuk memisahkan dari material pengotornya dalam upaya meningkatkan kualitas batubara sehingga nilai panas berrtambah dan kandungan air serta debu berkurang.
Batubara yang terlalu banyak pengotor cenderung akan menurunkan kualitas batubara itu sendiri sehingga tidak dapat diandalkan dalam upaya penjualan ke konsumen. Pada umumnya persyaratan pasar menghendaki kandungan abu tidak lebih dari 10 %, dan pada umumya menghendaki nilai panas yang berkisar antara 6000-6900 kcal/kg.
BBatubara dari tambang terbuka dan tambang dalam harus dipisahkan terlebih dahulu dari material pengotornya yang ditimbun terlebih dahulu di Coal Yard.
Dengan bantuan Whell Looader, raw coal dimuat ke hopper, umpan dari hopper ini dipisahkan melalui grizzly, sehingga batubara yang memiliki ukuran diatas 75 mm akan dimuat ke Picking Belt yang selanjutnya akan dipisahkan dari material pengotornya melalui hand picking secara manual, sedangkan batubara yang berukuran -75 mm akan dijadikan umpan pencucian.
Macam-Macam Alat Pencucian Batubara
1. Jig
Pencucian dengan alat ini didasarkan pada perbedaan spesific gravity.
Proses yang dilakukan Jig ini adalah adanya stratifikasi dalam bed sewaktu adanya air hembusan.
Kotoran cenderung tenggelam dan batubara bersih akan timbul di atas.
Basic jig, Baum jig sesuai digunakan untuk pencucian batubara ukuran besar, walaupun Baum Jig dapat melakukan pencucian pada batubara ukuran besar tetapi lebih efektif melakukan pencucian pada ukuran 10 – 35 mm dengan spesifik gravity 1,5 –1,6.
Modifikasi Baum jig adalah Batac jig yang biasa digunakan untuk batubara ukuran halus. Untuk batubara ukuran sedang, prinsipnya sama yaitu pulsing (tekanan) air hembusan berasal dari samping atau dari bawah bed. Untuk menambah bed atau mineral keras yang digunakan untuk meningkatkan stratifikasi dan menghindari percampuran kembali, mineral yang digunakan biasanya adalah felspar yang berupa lump silica dengan ukuran 60 mm.
2. Dense Medium Separator (DMS)
Dense medium ini juga dioperasikan berdasarkan perbedaan spercific gravity. Menggunakan medium pemisahan air, yaitu campuran magnetite dan air.
Medium campuran ini mempunyai spesific gravity antara batubara dan pengotornya. Slurry magnetite halus dalam air dapat mencapai densitas relatif sekitar 1,8 ukuran batubara yang efektif untuk dilakukan pencucian adalah 0,5 – 150 mm dengan Spesifik gravity 1,3 – 1,9 type dense-medium separator yang digunakan dapat berupa bath cyclone dan cylindrical centrifugal.
Untuk cylinder centrifugal separator digunakan untuk pencucian batubara ukuran besar dan sedang. Dense medium cyclone bekerja karena adanya kecepatan dense medium, batubara dan pengotor oleh gaya centrifugal. Batubara bersih ke luar menuju ke atas dan pengotornya menuju ke bawah.
Gambar 2 menunjukkan contohdense medium bathdan dense medium cyclone. Faktor penting dalam operasi berbagai dense medium sistem didasarkan pada magnetite dan efisiensi recovery magnetite yang digunakan lagi.
3. Hydrocyclone
Hydrocyclone adalah water based cyclone dimana partkel-partikel berat mengumpul dekat dengan dindingcyclone dan kemudian akan ke luar lewat cone bagian bawah.
Partikel-partikel yang ringan (partikel bersih) mennuju pusat dan kemudian ke luar lewat vortex finder. Diameter cyclone sangat berpengaruh terhadap efektifitas pemisahan. Kesesuaian ukuran partikel batubara yang akan dicuci adalah 0,5 – 150 cm dengan spesifik gravity 1,3 – 1,5
4. Concentration Tables
Proses konsentrasi table adalah konsentrasi dengan meja miring terdiri dari rib-rib (tulang-tulang) bergerak ke belakang dan maju terus menerus dengan arah yang horisontal.
Partikel-partikel batubara bersih (light coal) bergerak ke bawah table, sedangkan partikel-partikel kotor (heavy partical) merupakan partikel yang tidak diinginkan terkumpul dalam rib dan bergerak ke bagian akhir table. Batubara ukuran halus dapat dicuci dengan alat ini secara murah tetapi kapasitasnya kecil dan hanya efektif untuk melakukan pencucian pada batubara dengan spesific gravity lebih besar 1,5 dengan ukuran partikel batubara yang dicuci 0,5 – 15 mm.
5. Froth Flotation
Froth Flotation merupakan metode pencucian batubara yang banyak digunakan untuk ukuran batubara halus. Froth flotation cell digunakan untuk membedakan karakteristik permukaan batubara.
Campuran batubara dan air dikondisikan dengan reagen kimia supaya gelembung udara melekat pada batubara dan mengapung sampai ke permukan, sementara itu partikel-partikel yang tidak diinginkan akan tenggelam.
Gelembung udara naik ke atas melalui slurry di dalam cell dan batubara bersih terkumpul dalam gelembung busa berada di atas. Kesesuaian ukuran butir batubara yang dicuci < 0,5 mm dengan spesifik gravity 1,3.
Proses pencucian batubara pada washing plant dapat diuraikan sebagai berikut :
1.Tahap preparasi Tahap preparasi umpan (persiapan umpan) pada pencucian perlu dilakukan dengan tujuan :
a. memperoleh ukuran butir yang cocok dengan desain peralatan pencucian.
b. supaya kotoran mudah terliberasi dari tubuh batubara.
Dalam tahap preparasi kegiatan yang dilakukan pemisahan Raw Coal kasar (+75 mm) pemisahan raw coal kasar ini terjadi di Chain Conveyor yang dibawahnya di pasang grizzly yang berukuran 75 mm.
2. Tahap Pra pencucian Tujuan dari tahap ini adalah menghilangkan material pengotor yang melekat pada batubara dan mengurangi batubara yang berukuran -0,5 mm.
Dalam tahap pencucian kegiatan yang dilakukan meliputi :
a.Prewetting (pembahasan awal)
b. Descliming
3. Tahap pencucian dan pengurangan kandungan air
Tahap pencucian ini terjadi di dalam baum jig dan hydrocyclone
a. Baum Jig Batubara pretreatment yang berukuran -75 mm dialirkan ke baum jig melalui lubang umpan (jig fedd sluice).
Pada baum jig, umpan mengalami konsentrat gaya berat, sehingga diperoleh tiga macam produk yaitu :
1. Batubara tercuci Batubara tercuci hasil konsentrasi gaya berat berukuran -75 mm + 0,5 mm diteruskan ke dalam static screen dan double deck vibrating screen untuk dikurangi kandungan airnya, serta dilakukan pemisahan ukuran partikelnya.
Double deck vibrating screen mempunyai lubang bukaan sebelah atas 5 mm dan lubang bukaan sebelah bawah 0,5 mm, sehingga terjadi pemisahan ukuran batubra tercuci setelah melewati double deck vibrating screen sebagai berikut : a). batubara tercuci ukuran -75 mm + 5 mm batubara tercuci ukuran -75 mm + 5 mm ini diangkut oleh belt conveyor.
b). Batubara tercuci ukuran -5 mm + 0,5 mmbatubara tercuci ukuran -5 mm + 0,5 mm ini dibawa oleh belt conveyor dan selanjutnya bersama produk kasat di bawa ke storage.
c). Batubara tercuci ukuran -0,5 mm batubara tercuci ukuran -0,5 mm ini ditampung pada dua macam sumuran (sump).
Untuk yang lolos dari descliming screen ditampung effluent sump, sedangkan yang lolos dari sizing screen ditampung pada main sump.
Batubara yang masuk ke effluent sump, bersama-sama dengan air dipompakan ke effluent cyclone dan yang masuk ke main sump dipompakan ke classifying cyclone untuk kemudian diproses lebih lanjut pada unit pencucian berikutnya.
2. Produk menengah (middling)
Produk menengah dari baum jig diangkut dengan elevator A. dan ditumpahkan
ke dalam bak penampung kotoran (discard bin)
3. Batuan pengotor (Discard) Batuan pengotor dari pengotor produk baum jg diangkut dengan elevator B yang kemudian ditumpahkan ke dalam discard bin. Selanjutnya produk menengah dan produk pengotor ini dibuang ke tempat pembuangan dengan alat angkut truck.
b. Hydrocyclone Umpan (feed) dari hydrocyclone berasal dari effluent sump dan main sump. Material yang masuk ke dalam hyrocylone tersebut akan mengalami konsentrasi gaya karena adanya gaya sentrifugal yang terjadi di dalam cyclone, sehingga akan menghasilkan produk limpahan atas (overflow) dan produk limpahan bawah (under flow). Limpahan bawah tersebut selanjutnya akan menjadi umpanm pada slurry screen. Produk limpahan atas dari hydrocyclone selanjutnya diproses pada peralatansebagai berikut :
1. Head box
Pada head box produk limpahan atas dari cyclone tersebut terbagi lagi menjadi dua macam produk, yaitu produk limpahan atas dari head box yang dipompakan lagi pada lounder untuk dipakai pencucian kembali dan produk limpahan bawah yang selanjutnya dialirkan ke thickener.
2. Bak pengendap (thickener) Over flow dari cyclone dialirkan ke bak penampungan (thickener). Material yang masuk ke thickener merupakan material pengotoryang telah bercampur membentuk lumpur, walau pada kenyataannya masih banyak produk batubara umuran 0,5 mm yang terbawa bersama kotorannya. Didalam thickener dengan bantuan flocculant terjadi proses pengendapan.
Referensi :
Inspector’s Guidance Manual Coal Preparation Plants. http://www.cdphe.state.co.us/ap/down/coalprep.pdf.
Bagaimana membuat batubara bersih.
http://wapedia.mobi/id/Batu bara
Hat, Washed Coal from a Utilization Perspective. http://www.coalcombustion.com/PDF%20Files/Washed%20Coal%20from %20a%20Utilization%20Perspective03.pdf .
