KARAKTERISTIK MASERAL, MINERALOGI DAN GEOKIMIA BATUBARA FORMASI WARUKIN PADA CEKUNGAN BARITO, KALIMANTAN SELATAN DAN PENGARUHNYA TERHADAP SIFAT PENCAIRAN BATUBARA

EDY NURSANTO, Dr. rer. nat. Arifudin Idrus

2014 | Disertasi | S3 Teknik Geologi

Penelitian mengenai karakteristik petrologi dan geokimia batubara di Formasi Warukin, Cekungan Barito, Kalimantan Selatan bertujuan untuk mengetahui komposisi dan perilaku batubara peringkat rendah pada proses pencairannya. Lokasi pengambilan sampel berada di daerah kontrak kerja Pertambangan batubara PT. Adaro Indonesia yang mempunyai tiga blok penambangan, yaitu blok Wara, Tutupan dan Paringin. Pengambilan sampel batubara dilakukan pada lapisan Wara 110, Wara 120, Wara 200, Tutupan 210 dan Paringin 712 dengan metode pengambilan ply by ply. Analisis proksimat, ultimat, maseral dan reflektan vitrinit dilakukan pada sampel-sampel tersebut. Analisis kandungan mineral dan unsur utamanya serta geokimia organik juga dilakukan, sedangkan percobaan pencairan batubara dilakukan dalam suatu autoclave pada tekanan 1 atm dan temperatur 120oC. Permasalahan yang menjadi fokus penelitian adalah bagaimana pengaruh karakter maseral, mineral dan geokimia batubara peringkat rendah khususnya dari Formasi Warukin terhadap hasil pencairannya serta perilaku pencairan batubara terhadap perubahan variabel waktu dan berapa besar produk pencairan batubara. Berdasarkan karakteristik fisik dan kimianya, batubara di lapisan Wara mempunyai kandungan abu < 7% adb, air bawaan < 31% adb, zat terbang < 50% adb dan karbon tertambat < 33 % adb, sedangkan untuk batubara lapisan Tutupan dan Paringin mempunyai kandungan abu < 3% adb, air bawaan < 21% adb, zat terbang <48% adb dan karbon tertambat < 40 % adb. Kandungan unsur kimia untuk batubara lapisan Wara adalah sebagai berikut: karbon < 64 % adb, hidrogen < 7 % adb, oksigen < 34% adb dan nitrogen < 1% adb, sedangkan untuk batubara lapisan Tutupan dan Paringin mempunyai kandungan karbon < 65 % adb, hidrogen < 6 % adb, oksigen < 32% adb dan nitrogen < 2% adb. Kandungan maseral batubara di lapisan Wara terdiri dari grup maseral vitrinit yang bisa mencapai 81%, sedangkan grup maseral liptinit bisa mencapai 51% dan 27% untuk grup maseral inertinit. Maseral yang terdapat pada batubara lapisan Tutupan dan Paringin didominasi oleh grup maseral vitrinit yang mencapai 76%, sedangkan grup maseral liptinit maksimal sebanyak 27% dan grup maseral inertinit 18%. Untuk nilai rata-rata reflektan vitrinit (Vr) batubara Wara sebesar 0,33%, sedangkan nilai reflektan vitrinit pada batubara lapisan Tutupan dan Paringin, yaitu 0,44%. Berdasarkan nilai reflektan vitrinit tersebut, maka batubara lapisan Wara diklasifikasikan jenis lignit, sedangkan batubara lapisan Tutupan dan Paringin jenis subbituminus. Di samping itu batubara lapisan Wara, Tutupan dan Paringin mempunyai kandungan bahan anorganik yang mineral-mineralnya antara lain mineral kuarsa, rutil, kaolin, goetit, kalsit, pirit, dolomit dan feldspar. Mineral dalam batubara dapat berfungsi sebagai katalis dalam proses pencairan v dan berperanan membantu memasukkan atom hidrogen yang berasal dari disosiasi molekul hidrogen ke dalam batubara sehingga menaikkan ketersediaan hidrogen aktif. Mineral pirit dalam batubara juga bisa berpengaruh baik dan meningkatkan hasil pencairan batubara karena mineral pirit merupakan mineral yang berbasis besi dan berfungsi sebagai katalis. Kandungan senyawa organik batubara pada batubara Wara dicirikan dengan adanya sinyal alifatik C-H yang ditandai dengan munculnya aldehides, amides, alkanes, carbo acid, amines, anhidrid dan gugus amina pada range gelombang 3000-2500 cm-1 dalam analisa FTIR. Pada batubara lapisan Tutupan dan Paringin terdapat dominasi sinyal aromatik C-H yang ditandai dengan munculnya aldehides, carbo-acid dan amides pada range gelombang 3000-3100 cm-1. Hasil pencairan batubara untuk lapisan Wara dengan waktu reaksi 30 menit maksimal 48,60%, untuk reaksi waktu 60 menit maksimal 51,27%. Hasil proses pencairan mengalami penurunan mulai reaksi waktu 90 menit, yaitu maksimal 46,72% dan pada reaksi waktu 120 menit, yaitu maksimal 35,51%. Proses pencairan untuk batubara Tutupan dan Paringin diperoleh hasil untuk proses pada reaksi waktu 30 menit, yaitu maksimal 8,22%, 60 menit maksimal 18,35%. Hasil perolehan mengalami penurunan untuk reaksi waktu 90 menit, yaitu maksimal 6,23% dan 120 menit, yaitu maksimal 5,54%. Batubara jenis lignit lebih mudah untuk dijadikan batubara cair dibandingkan dengan batubara jenis subbituminus karena batubara jenis lignit mempunyai struktur molekul dengan gugus hidroksil lebih banyak dibandingkan dengan batubara jenis subbituminus.

The research was conducted on petrology and geochemistry of coal at Warukin Formation, Barito Basin, in South Kalimantan. Research is focused on the composition and behavior of low rank coal toward its liquefaction. The sampling location is in the coal mining concession of PT. Adaro Indonesia which involves some mining location such as Wara, Tutupan and Paringin area. The sampling was conducted in seam Wara 110, Wara 120, Wara 200, Tutupan 210 and Paringin 712 with ply by ply method. Sample analysis consists of proximate and ultimate properties, composition of maseral, reflectance vitrinite, as well as composition of mineral, major element and organic geochemistry. Experiment of coal liquefaction was conducted on the autoclave with temperature and pressure of 120o C and 1 atm. The problems are focused on influence of maceral, mineralogy and geochemistry of low rank coal especially of Warukin Formation on its liquefaction as well as behavior of coal liquefaction to the variable change of time to the result of coal liquefaction yield. The physical and chemical characteristics of coal in Wara seam are ash content (< 7 %) adb, inherent moisture (< 31%) adb, volatile matter (< 50%) adb and fixed carbon (< 33%) adb. Then in Tutupan and Paringin are ash content (< 3%) adb, inherent moisture (< 21%) adb, volatile matter (< 48%) adb and fixed carbon (< 40 %) adb. Composition element in Wara coal are carbon (< 64 %) adb, hydrogen (< 7 %) adb, oxygen (< 34%) adb and nitrogen (< 1%) adb, then in Tutupan dan Paringin seams consist of carbon (< 65 % adb), hydrogen (< 6 %) adb, oxygen (< 32%) adb and nitrogen (< 2%) adb. The content of maseral in Wara seam coal consist of vitrinite, liptinite, inertinite maseral group which are 81%, 51% and 27% respectively. Then composition of maseral in Tutupan and Paringin seam are dominated by maceral vitrinite, liptinite and inertinit which are 76%, 27% and 18% respectively. Vitrinite reflectance (Vr) of Wara seam is 0.33%, then vitrinite reflectance of Tutupan and Paringin coal are 0.44%. Based on its vitrinite reflectance, coal of Wara seam is classified to lignite, then Tutupan and Paringin seam are subbituminous. Beside that Wara, Tutupan and Paringin coal seam contain an-organic matter which are pyrite, quartz, rutile, kaolinite, ghoethite, calcite, dolomite and feldspar. Pyrite can have an important role by increasing liquefaction process as catalyst. Composition of organic compound is characterized by functional group. In Wara seam it is indicated by the occurrence of aliphatic C-H which are aldehydes, amides, alkanes, carbo acid, amines, anhydride and amine group in the wave range of 3000-2500 cm-1 in FTIR analysis. Then aromatic C-H occur dominantly in Tutupan and Paringin seams which are aldehydes, carbo-acid and amides in the wave range of 3000-3100 cm-1. vii Result of coal liquefaction on Wara seam with time reaction of 30 minutes is 48.60 % and for 60 minutes is 51.27%. The result of liquefaction is decreasing on reaction time of 90 minutes and 120 minutes, which are 46.72%, 35.51% respectively. The liquefaction result on Tutupan and Paringin seams obtained on reaction time of 30 minutes and 60 minutes are 8.22%, 18.35% respectively. The result is decreasing when the reaction time is 90 minutes and 120 minutes which is 6.23%, 5.54% respectively. Lignite is easier to be liquefied than subbituminous because it contains molecule structure with more hydroxyl group.

Kata Kunci : -