Rencana Pengolahan Batubara

Written by Boss Tambang Friday, 22 January 2010 15:42

Minerals - Minerals

2.3 Prosedur  pengolahan batubara 
Prosedur pengolahan  memperlihatkan tahapan proses pengolahan batubara mulai dari penimbunan raw coal di lokasi pabrik pengolahan sampai produk akhir. Gambar 1 adalah diagram alir (flowsheet) proses pengolahan yang merupakan gambaran dari prosedur pengolahan batubara. 

a. Persiapan  pengumpanan (feeding) 
Sebagai umpan (feed) awal proses pengolahan adalah batubara dari tambang atau ROM atau raw coal yang  ditumpuk di stockpile  di lokasi pengolahan. Ukuran maksimum umpan awal ini direncanakan 300 mm,  sedangkan terhadap umpan yang lebih besar d ari 300 mm  akan dilakukan pengecilan secara manual menggunakan hammer breaker. Baik umpan batubara dari tambang maupun hasil pengecilan ulang semuanya dimasukkan ke hopper menggunakan  wheel loader untuk dilanjutkan ke proses reduksi dan pengayakan sampai diperoleh produkta akhir yang siap jual. 
 
b. Pengay akan dengan Grizzly 
Grizzly berfungsi memisahkan fraksi batubara berukuran +300 mm dengan -300 mm dan posisinya terletak tepat di bawah  hopper. Lubang bukaan (opening) grizzly berukuran 300  mm x 300 mm. Undersize grizzly -300 mm diangkut belt conveyor untuk u mpan crusher primer. Sedangkan fraksi +300 mm di kembalikan ke tumpukan untuk dire duksi ulang menggunakan hammer breaker. Hasil reduksi ulang dikembalikan lagi ke  grizzly untuk pemisahan atau pengayakan ulang. Proses ini berlangsung terus menerus selama shift kerja berlangsung. 

c.  Peremukan tahap awal (primary crusher) 
Proses peremukan awal bertujuan untuk mereduksi ukuran fraksi batubara -300  mm menjadi ukuran rata-rata 150 mm. Dengan  demikian nisbah reduksi (reduction ratio) pada tahap primer ini  adalah 2. Alat yang digunakan adala h roll crusher yang berkapasitas 50 0 ton/jam. Untuk menaksir power atau energi (hp) crusher digunakan rumus Bond Crusher Work Index Equation seperti terlihat berikut ini.

di mana: 

faktor = 0,75 (crusher primer)
 

d. Pengayakan (screening) tahap-1 
Proses pengayakan adalah salah satu proses  yang bertujuan untuk  mengelompokan ukuran fraksi batubara, sehingga disebut juga dengan proses  classification. Alat yang dipakai untuk pengayakan biasanya ayakan getar (vibrating screen). Pada pengolahan batubara ini proses  pengayakan tahap awal menggunakan vibrating screen-1 untuk memisahkan fraksi ukuran +150 mm dan -150 mm. Fraksi -150 mm  adalah umpan  secondary crusher, sedangkan + 150 mm diresirkulasi sebagai umpan crusher primer untuk diremuk ulang. Produkta dari proses pengayakan harus selalu dijaga konsistensi laju kapasitasnya sebanyak 500 ton/jam. Untuk itu perlu dilakukan penaksiran dimensi (panjang dan lebar) dari ayakan (screen) yang harus dipasang. 
 
Terdapat beberapa metoda untuk menentukan dimensi screen dan  cara yang dipakai dalam rancangan unit screen  dalam studi ini adalah cara grafis dengan beberapa rangkuman konstanta (faktor) yang diperlukan  seperti terlihat pada Tabel 2. Konstanta tersebut merupakan faktor yang  
telah disesuaikan dengan kondisi di lapangan yang umumnya digunakan untuk pengayakan batubara. Gambar 2.a adalah kurva untuk menghitung produkta hasil pengayakan (ton/jam/ft²) dan Gambar 2.b  hubungan  antara lebar  ayakan dengan laju  produkta per  inci bed  depth (ketebalan lapisan aggregate batubara di atas ayakan)  dengan kecepatan 1 ft/sec. Kapasitas screen dirumuskan sebagai berikut: 
 
K = P x E x D x F x W x T x B     (3) 

 
Gambar 2. Pengestimasi laju produkta dan bed depth

Hubungan Antara Produksi (ton/jam/cuft) dengan ukuran produkta dan Hubungan Antara Lebar Ayakan dengan Bed depth pada Kecepatan Alir 1 ft/sec 
   
Berikut adalah tahapan perhitungan dimensi vibrating screen-1 untuk mengayak batubara 150 mm. 
(1)  Asumsi kondisi proses (sesuai konstanta atau scoring pada Tabel 2)

Posisi deck paling atas dengan opening 150 mm   6 inci; D = 1,00 
Diasumsikan umpan bermuatan 60% berukuran -3 inci; F = 1,40

Spesifikasi  oversize hasil pengayakan masih mengandung 10% berukuran -6 inci; E = 1,25 
Bentuk lubang bukaan bujursangkar (square) berukuran 6¼” x 6¼”; T =1,00 
Densitas aggregate batubara 60 lbs/cuft (dibandingkan dengan densitas batubara berbasis 60 lbs/cuft, sesuai kurva pada Gambar 2.a); B = 60
60 = 1,00 
Tidak dilakukan penyemprotan di atas screen; W = tidak ada skor 
Laju pengumpanan 625 ton/jam  dengan kandungan -6 ” = 80%,  jadi kemungkinan produkta lolos = 0,8 x 625 = 500 ton/jam. 
 
(2)  Luas screen yang diperlukan 
Dari kurva pada Gambar 2.a diperoleh 4 ton/jam per sqft 
Kapasitas (pers. 3) = 4 x 1,25 x 1 x 1,4 x 1x 1 = 7 ton/jam per sqft 
Laju produksi = 0,8 x 625 = 500 ton/jam 
Luas screen yang diperlukan =  500 / 7 = 71,43 sqft 

(3) Perhitungan  bed depth 
Digunakan kurva pada Gambar 2.b dengan kemiringan screen 18º 
Dipertimbangkan pengurangan lebar screen total akibat diameter kawat ayakan sekitar  6”. Kemudian dicoba lebar screen 5 ft (lebar bersih 4 ft-6”) 
Dari Gambar 2.b diestimasi laju produksi terbaca 40 ton/jam per inci ketebalan aggregate batubara pada kecepatan 1 ft/sec = 60 ft/men (densitas aa ggregat 60 lbs/cuft dan  lebar efektif screen 4 ft-6”) 
Bila kecepatan aliran batubara pada kemiringan 18º = 55 ft/men, maka laju aggregate per inci bed depth = 40 x 55 / 60 = 37 ton/jam per inci bed depth 
Oversize = (0,20 x 625) + (0,10 x 500) = 175 ton/jam 
Jadi bed depth =  175 / 37 = 5”

Bila dibandingkan bed depth (5”) dengan ukuran fraksi batubara yang diayak rata-rata 6”, maka akan terbentuk hanya satu layer di atas permukaan screen. Untuk memperoleh efisiensi pengayakan yang tinggi perlu dilaku kan simulasi dengan mengubah sudut screen. 
Dari perhitungan luas screen diatas, yaitu 71,43 sqft, kemudian disesuaikan dengan spesifikasi unit screen  dari pabrik  pembuatnya. Sebagai contoh screen buatan NORDBERG seri RS yang berukuran 5 x 16 ft, yaitu TY516RS dapat digunakan. Luas screen TY516RS adalah 80 sqft berarti lebih besar dari perhitungan dan power yang  diperlukan antara 15–20 HP  (11–15 kW). Pemilihan screen tersebut didasari oleh tidak adanya di mensi screen yang sesuai persis dengan hitungan dan screen dengan seri tersebut  yang paling mendekati. Disamping itu screen jenis  ini dimanfaatkan untuk pemisahan partikel kasar maupun halus serta material yang bersifat lembab dan lengket, jadi cocok untuk pengayakan  batubara. Keuntungan lainnya adalah kapasitas pengayakan dapat ditambah. 
 
e.  Peremukan sekunder (secondary crushing) 
Proses peremukan sekunder bertujuan untuk mereduksi ukuran fraksi batubara -150 mm  menjadi ukuran rata-rata 50 mm,  dengan demikian nisbah reduksi pada tahap sekunder ini adalah 3. Alat yang digunakan sama seperti peremuk primer, yaitu  roll crusher berkapasitas 500  ton/jam. Dilihat dari besarnya nisbah reduksi, yang lebih besar dibanding peremuk primer, maka dapat diperkirakan bahwa energi yang  diperlukan akan lebih besar pula. Taksiran energi tersebut dihitung sebagai berikut: 
F = dijamin konsisten berukuran -150 mm (150.000  ) sebanyak 80% 
P = dijamin konsisten berukuran -50 mm (50.000  ) sebanyak 80% 
faktor = 1,00 (crusher sekunder)

e. Pengayakan tahap-2 
Jenis alat  yang dipakai adalah  vibrating screen  yang  digunakan  untuk memisahkan fraksi berukuran -50 mm. Umpan yang masuk adalah hasil peremukan dari crusher sekunder berukuran -150 mm. Agar memperoleh kapasitas sesuai dengan target, maka perhitungan dimensi ayakan pada tahap-2 ini sama seperti yang telah diuraikan pada perhitungan dimensi ayakan tahap-1. 

Download : PDF | Doc
Search More Related To This Page

Posisi deck paling atas dengan opening 50 mm ---> 2 inci; D = 1,00 
Diasumsikan umpan bermuatan 60% berukuran -1 inci; F = 1,40 
Spesifikasi oversize hasil pengayakan masih mengandung  10% berukuran -2 in ci; E = 1,25 
Bentuk lubang bukaan bujursangkar (square) berukuran 2¼” x 2¼”; T =1,00 
Densitas aggregate batubara 60 lbs/cuft (dibandingkan dengan densitas batubara berbasis 60 lbs/cuft, sesuai kurva pada Gambar 2.a); B = 60/60 = 1,00 
Tidak dilakukan penyemprotan di atas screen; W = tidak ada skor 
Laju pengumpanan 625 ton/jam  dengan ka ndungan -2 ” = 80%,  jadi kemungkinan produkta lolos = 0,8 x 625 = 500 ton/jam. 
 
(2)  Luas screen yang diperlukan 
Dari kurva pada Gambar 2.a diperoleh 2,9 ton/jam per sqft 
Kapasitas (pers. 3) = 2,9 x 1,25 x 1 x 1,4 x 1x 1 = 5,10 ton/jam per sqft 
Laju produksi = 0,8 x 625 = 500 ton/jam 
Luas screen yang diperlukan =  500 / 5,1 =  98,04 sqft

(3) Perhitungan bed depth 
Digunakan kurva pada Gambar 2.b dengan kemiringan screen 18º 
Dipertimbangkan pengurangan lebar screen total akibat diameter kawat ayakan sekitar 6”. Kemudian dicoba lebar screen 5 ft (lebar bersih 4 ft-6”) 
Dari Gambar 2.b diestimasi laju produksi terbaca 40 ton/jam per inci  ketebalan aggregate batubara pada kecepatan 1 ft/sec = 60 ft/men  (densitas a ggregat 60 lbs/cuft dan lebar efektif screen 4 ft-6”) 
Bila kecepatan aliran batubara pada kemiringan 18º = 55 ft/men, maka laju aggregate per inci bed depth = 40 x 55/60 = 37 ton/jam per inci bed depth 
Oversize = (0,20 x 625) + (0,10 x 500) = 175 ton/jam 
Jadi bed depth =  175 / 37 = 5” 

Bila dibandingkan bed depth (5”) dengan ukuran fraksi batubara yang diayak rata-rata 2”, maka akan terbentuk hanya dua layer di atas permukaan screen. Untuk memperoleh efisiensi pengayakan yang tinggi perlu dilakukan simulasi dengan mengubah sudut screen. Dari perhitungan luas screen di ata s, yaitu 98.04 sqft, ke mudian disesuaikan den gan spesifikasi unit screen  dari pabrik  pembuatnya. Sebagai contoh screen buatan NORDBERG seri RS yang berukuran 6 x 20 ft, yaitu TY620RS dapat digunakan. Luas screen  TY620RS adalah 120 sqft berarti lebih  besar dari  perhitungan yang mempunyai keuntungan bahwa kapasitas pengayakan dapat ditambah. Atau dengan pesanan khusus agar dimensi screen sesuai dengan hasil perhitungan. Power yang diperlukan oleh seri screen di atas antara 20-40HP (15-30 kW).   

3.  Proses penyampuran batubara (blending) 
Hasil pengolahan terhadap batubara dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok,  yaitu batubara high grade dan low grade. Untuk mendapatkan kualitas batubara yang sesuai dengan permintaan pasar dilakukan  blending batubara  high dan  low grade  dengan perbandingan  tertentu. Faktor penting yang harus diperhatikan dalam proses blending adalah: 
a.  Kuantitas batubara yang ada di stockpile 
b.  Parameter apa yang menjadi tolok ukur blending, biasanya kalori 
c.  Variasi parameter batubara yang akan di blending 
d. Peralatan blending yang memadai 
e. Kapasitas stockpile harus mencukupi 
Apabila permintaan pasar sesuai de ngan kualitas batubara yang ada di  stockpile, maka tidak perlu dilakukan blending. 
Persamaan umum yang digunakan untuk blending sebagai berikut:

dimana: 

Qb =  Kualitas blending 
Qn  =  Kualitas variasi tumpukan batubara-1, 2, 3, …, n 
Nn  =  Berat batubara yang diambil dari tumpukan batubara-1, 2, 3,…,n 
 
Terdapat dua cara melakukan blending, yaitu menggunakan system stacking conveyor (stacker) dan melalui bin yang dilengkapi conveyor feeder seperti sketsa pada Gambar 3 dan Gambar 4.

Dengan menggunakan stacker conveyor harus dilakukan proses penimbunan yang menghasilkan perlapisan teratur agar  diperoleh ratio campuran yang relatif memadai. Oleh sebab  itu terdapat  3 model blending, yaitu  chevron,  windrow dan  chevron-windrow, yang menghasilkan berbagai perlapisan seperti terlihat pada Gambar 5.

 
Gambar 5. Timbunan blending batubara  menggunakan stacker conveyor 

Blending menggunakan sistem control melalui bin  dan feeders den gan kecepatan bervariasi biasanya menghasilkan blending yang lebih baik dibanding menggunakan stacker conveyor. Hal ini disebabkan adanya pengontrolan sebagai berikut: 
a. Kecepatan feeder dari setiap bin da pat divariasikan, sehingga tonase yang diproduksi setiap feeder bervariasi juga sesuai dengan yang telah ditetapkan; 
b. Umpan yang masuk bin  dan yang keluar dari setiap feeder  dapat diko ntrol menggunakan alat Ratio Unit; 
c. Pemantauan tonage produksi blending dilakukan oleh alat kontrol belt weighter; 
d. Distribusi hasil blending pada tumpukan akhir relatif lebih merata.  
 
4.  Kolam pengendap (settling pond) 
Kolam pengendap perlu direncanakan dibangun di  lokasi  pengolahan batubara.  Air hujan yang melewati tumpukan batubara di areal stockpile berpeluang mencemarkan lingkungan, baik secara fisik maupun kimia. Secara fisik terjadi ketika  aliran air hujan yang melewati tumpukan batu bara akan membawa partikel batubara halus keluar dari tumpukan yang membuat aliran air tersebut menjadi berwarna hitam. Apabila aliran air yang keluar dari  tumpukan batubara masuk ke  sungai, maka dapat menimbulkan pencemaran secara fisik terhadap sungai. Secara kimia terjadi ketika air hujan bereaksi den gan unsur-unsur kimia y ang terkandung dalam mineral yang berasosiasi dengan batubara, misalnya pyrite dan marcasite. Reaksi kimia ini berupa reaksi oksidasi yang dapat menjadikan air hujan bersifat asam seperti ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut ini. 
2 FeS₂ + 7O₂ + 2 H₂O -------------> 2 FeSO₄ + 2 H₂SO₄
 
Dengan adanya kolam pengendap, maka partikel halus didalam air limbah atau buangan yang keluar dari lokasi pengolahan batubara akan  diendapkan dan sekaligus dinetralkan kembali menggunakan gamping (lime). Air limbah yang sudah diolah (treatment) dapat dialirkan ke sungai. Diharapkan kolam pengendap ini  menjadi solusi untuk mengurangi dampak negatif lingkungan akibat aliran air  kotor  dari tumpukan batubara . Kolam pengendap dibuat pada topografi paling rendah yang biasanya dekat dengan sungai,  sehingga  jarak pengaliran air bersih ke  sungai menjadi pendek.

Dimensi kolam disesuaikan dengan debit aliran air kotor yang keluar,  namun ukuran panjang  x  lebar x dalam sekitar 25 m  x 25 m x 2,5  m dapat dibuat sebagai standard. Apabila kurang, maka dapat dibuat beberapa kolam dengan ukuran yang sama. 
 
5.  Tata letak diunit pengolahan dan sekitarnya 

Pada prinsipnya unit pengolahan harus selalu dekat dengan sungai karena kaitannya dengan pekerjaan pembersihan unit-unit pengolahan, aktifitas penyaliran dan sarana transportasi pengiriman produk akhir ke konsumen. Untuk  mendapatkan luas lahan minimum bagi lokasi  pengolahan dan sekitarnya perlu dipertimbangkan beberapa faktor antara lain: 
a. Jumlah dan luas stockpile untuk timbunan raw batubara agar memenuhi target; 
b. Jumlah dan luas produk akhir (finished product) batubara yang siap diangkut ke konsumen; 
c. Luas pabrik pengolahan atau processing area; 
d. Luas perkantoran dan sekitarnya; 
e. Sarana penunjang lain, misalnya jalan angkut , panjang  konveyor, area maneuver alat muat (loader) dan water treatment. 
 
a. Geometri dan luas raw coal stockpile  
Untuk memenuhi target produksi yang direncanakan sebesar 2.000.000 ton/tahun diperlukan cadangan raw coal stockpile  yang mampu  menampung sekitar 200.0 00 ton/2 bulan. Berdasarkan cadangan raw coal  tersebut perlu diketahui bentuk bangun timbunan batubara, sehingga dapat dipersiapkan luas lahannya dengan perhitungan sebagai berikut : 
Bentuk bangun timbunan batubara adalah limas terpancung (lihat Gambar 6) yang volumenya adalah  1/3 t x (B  +  A  + VB + A), di mana B, A dan t masing-masing adalah luas bidang bawah, luas bidang atas dan tinggi;

Gambar 6.  Bentuk bangun dan geometri raw coal stockpile 

Diambil panjang dan lebar alas timbunan 200  m, Tinggi 4 m dan sudut kemiringan lereng timbunan 35º.  
L_B = panjang atau lebar sisi alas = 200 m, L_A dicari sebagai berikut:

Dengan estimasi densitas raw coal = 1,6 Ton/m³, maka berat (W) timbunan raw coal = 241.685 ton/timbunan

Dibandingkan dengan target 200.000 ton/2 bulan/timbunan, maka estimasi dimensi timbunan batubara seperti pada Gambar 6 di atas dapat diterima. 
 
b. Geometri  dan luas product coal stockpile  
Stockpile ini digunakan untuk menampung sementara batubara hasil pengolahan. Timbunan batubara terbentuk dari curahan belt conveyor, sehingga bentuknya adalah kerucut (lihat Gambar 7). Kapasitas timbunan 100.000 ton/bulan, maka dimensinya dihitung sebagai berikut: 
*). Diestimasi diameter lingkaran bawah = 100 m,  sudut kemiringan timbunan batubara 35º dan tinggi tumpukan maksimum 10  m, maka diameter lingkar an atas = 

=  71,4 m

Gambar 7. Bentuk bangun dan geometri product coal stockpile 

Volume dihitung dengan rumus  1/3 ∏ h (R² + r² + Rr), di mana h,  R dan r masing-masing adalah tinggi kerucut, jari-jari lingkaran bawah dan jari-jari lingkaran atas.  
V  =   1/3 ∏ 10 (10² + 35,7² + (10 x 35,7)) = 58.220 m³ 
Dengan estimasi densitas produk batubara 1,8 Ton/m³, maka berat (W) timbunan produk akhir batubara = 104.800 ton/timbunan 
 
Dibandingkan dengan target 100.000 ton/bulan/timbunan, maka estimasi dimensi timbunan batubara seperti pada Gambar 7 di atas dapat diterima. 
 
c.  Dampak timbunan batubara terhadap subsidence  
Pembebanan dari stockpile batubara dapat  menyebabkan lapisan dibawahnya  mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, keluarnya air atau udara dari dalam pori-pori tanah dan getaran crusher serta alat-alat pengolahan lainnya. 
Secara umum penurunan tanah  tersebut dibagi dalam dua kelompok, yaitu (1) penurunan konsolidasi dan (2) penurunan segera: 
(1)  Penurunan “konsolidasi” terjadi akibat berubahnya  volume tanah jenuh air akibat keluarnya air dari pori-pori tanah tersebut. Biasanya peristiwa ini memakan waktu lama. 
(2)  Penurunan “segera” terjadi setelah terjadi penambahan tegangan akibat beban timbunan batubara diatasnya dan tidak berpengaruh terhadap kadar air tanah.  Timbunan batubara menimbulkan penyebaran tegangan pada lapisan  tanah di bawahnya yang dapat dianalisis dengan cara pendekatan. 
 
Penurunan “segera” tidak diperhitungkan karena penuruannya kecil sekali dibanding penurunan “konsolidasi” dan juga karena terbatasnya parameter yang dibutuhkan. Sementara penurunan konsolidasi diasumsikan terjadi dengan merembesnya air ke dua arah (double drainage), yaitu keatas dan kebawah. Karena umur tambang batubara diperkirakan hanya sekitar 5  tahun, maka pengaruh penurunan konsolidasi ini pun kurang begitu signifikan. Estimasi penurunan tanah akibat timbunan batubara untuk jangka waktu 5 tahun ± 0,5 m sedangkan penurunan yang diijinkan ± 3 m.

Download : PDF | Doc
Search More Related To This Page

Share Link:

Comments  

 

0 #2 zipi 2012-04-15 22:47

salam,bisa dikirim ke email saya no HP nya dan emailnya ke zipipingyahoo.co.id

trims

Quote

 

 

-1 #1 arifin jauhar 2011-02-16 17:02

apa saja yang harus diukur dalam limbah cair batubara yang akan m[censored]k kesungai dari stockpile

Quote

 

Refresh comments list
RSS feed for comments to this post

Add comment

Name (required)

E-mail (required, but will not display)

Website

Notify me of follow-up comments

Refresh

Send

Cancel

JComments