Sampling Batubara

Dalam industri batubara banyak sekali ditemukan istilah-istilah atau nama –nama yang menyangkut batubara. Istilah-istilah tersebut biasa muncul dalam kegiatan eksplorasi, penambangan, handling, loading, transhipment, tender jual beli batubara dan lain sebagainya. Salah satu istilah atau nama diantaranya adalah parameter kualitas batubara dan basisnya. Sebenarnya banyak sekali parameter kualitas yang ditentukan dari batubara tersebut dan juga istilahnya. Diantara istilah tersebut ada yang group dan ada yang individual. Parameter group contohnya adalah ; Proximate analysis yang di dalamnya terdiri dari parameter : Moisture, Ash, Volatile Matter, dan Fixed Carbon. Sedangkan yang bersifat individual misalnya Calorific Value, Chlorine in coal, HGI, Total moisture, dan lain-lain.

Masing-masing parameter tersebut dilaporkan menurut basis yang sudah disepakati oleh dunia internasional. Fungsinya adalah agar diperoleh suatu bahasa dan persepsi yang sama dalam menganalisis dan mengevaluasi data-data parameter batubara . Dengan adanya acuan ini maka tidak akan terjadi persepsi yang keliru dalam menganalisa dan membaca setiap laporan yang memuat tentang parameter kualitas batubara.

Secara kuantitative kandungan batubara dibagi menjadi 4 bagian  yang disebut sebagai Proximate. Jadi batubara terdiri dari

·         Moisture,

Moisture di dalam batubara dapat dibagi menjadai dua bagian yaitu inherent moisture dan extraneous moisture.Inherent moisture adalah moisture yang terkandung dalam batubara dan tidak dapat menguap atau hilang dengan pengeringan udara atau air drying pada ambien temperature walaupun batubara tersebut telah dimilling ke ukuran 200 mikron.Extaraneous moisture adalah moisture yang berasal dari luar dan menempel atau teradsorpsi di permukaan batubara atau masuk dan tergabung dalam retakan-retakan atau lubang-lubang kecil batubara. Sumber extraneous moisture ini misalnya ; air dari genangan, air hujan, dan lain-lain.

·         Ash (mineral matter)

Mineral matter adalah unsur-unsur yang terikat secara organik dalam rantai carbon sebagai kation pengganti hidrogen. Unsur ini biasanya ada dalam batubara pada saat pembentukan batubara yang berasal dari tumbuhan atau pohon pembentuk batubara tersebut. Unsur yang biasanya ditemukan sebagai mineral matter ini adalah Kalsium, Sodium, dan juga ditemukan besi dan alumina pada low rank coal.

·         Volatile Matter

Volatile matter adalah zat terbang yang terkandung dalam batubara. Zat yang terkandung dalam volatile matter ini biasanya gas hidrokarbon terutama gas methane. Volaitile matter ini berasal dari pemecahan struktur molekule batubara pada rantai alifatik pada temperature tertentu. Di laboratorium sendiri penentuannya dengan cara memanaskan sejumlah batubara pada temperature 900 derajat Celsius dengan tanpa udara.

·         Fixed carbon.

Fixed carbon adalah adalah parameter yang tidak ditentukan secara analisis melainkan merupakan selisih 100 % dengan jumlah kadar moisture, ash, dan volatile matter. Fixed carbon ini tidak sama dengan total carbon pada Ultimate. Perbedaan yang cukup jelas adalah bahwa Fixed carbon merupakan kadar karbon yang pada temperature penetapan volatile matter tidak menguap. Sedangkan carbon yang menguap pada temperature tersebut termasuk kedalam volatile matter. Sedangkan total carbon yang ditentukan pada Ultimate analysis merupakan semua carbon dalam batubara kecuali carbon yang berasal dari karbonat.

Sehingga dalam penentuan proximate ini jumlah persentasinya harus 100 %.

Pada prinsipnya semua parameter yang ditentukan dari batubara ketelitiannya terletak pada sampling, preparasi, dan analisa laboratorium itu sendiri. Secara filosofi tingkat ketelitian dari ketiga proses tersebut adalah sebagai berikut:

·         Sampling = 80 %,

·         Preparasi dan analisa = 20 %.

Hati-hati dalam menerjemahkan filosofi tersebut, karena banyak yang menafsirkan kurang tepat mengenai filosofi tersebut. Pembagian persentasi tersebut hanya didasarkan atas tingkat kesukaran dalam mengulang prosesnya atau kesukaran dalam menentukan benar atau salahnya proses tersebut, jadi bukan ketelitian pengerjaanya. Kalau dilihat dari ketelitiannya tentu saja ketiga proses tersebut harus mendekati akurat 100 %.

A.   Ruang Lingkup Pembahasan

Adapun ruang lingkup yang akan dibahas pada kali ini yaitu mengenai kegiatan sampling pada Batubara. Bagaimana sampling pada Batubara, metode-metode yang digunakan dalam kegiatan sampling Batubara, jenis-jenis sampling dan faktor – faktor apa saja yang mempengaruhi dalam kegiatan sampling Batubara.

B.    Pengertian Sampling

Secara umum sampling dapat didefinisikan sebagai  “ Suatu proses pengambilan sebagian kecil contoh dari suatu material sehingga karakteristik contoh material tersebut mewakili keseluruhan material”.Didalam industri pertambangan batubara, sampling merupakan hal yang sangat penting, karena merupakan proses yang sangat vital dalam menentukan karakteristik batubara tersebut. Dalam tahap explorasi, karakteristik batubara merupakan salah satu penentu dalam studi kelayakan apakah batubara tersebut cukup ekonomis untuk ditambang atau tidak. Begitu pun dalam tahap produksi dan pengapalan atau penjualan batubara tersebut karakteristik dijadikan acuan dalam menentukan harga batubara.

C.     Faktor – faktor yang menentukan suatu sample dapat dikatakan representative atau tidak

Teknik Pengambilan sample dan Alat yang digunakan

a.       Teknik pengambilan sample

Teknik pengambilan sample harus ditentukan dan disesuaikan dengan kondisi material yang akan diambil dan alat yang digunakan. Teknik pengambilan sample yang salah, akan menyebabkan hasil dari sample tersebut bias. Teknik sampling harus betul betul diperhatikan terutama pada sampling secara manual.
Sebagai contoh, dalam pengambilan sample dari falling stream, shovel atau ladle yang digunakan harus masuk ke seluruh stream batubara. Apabila hanya sebagian stream yang diambil maka sample yang diperoleh akan bias.
Selain itu yang perlu diperhatikan adalah muatan sample dalam ladle. Ladle harus terisi sample secukupnya dan tidak boleh berlebihan (overfill). Pengambilan sample yang overfill juga akan menyebabkan bias, karena partikel yang besar-besar akan jatuh, dan sebagian besar sample yang terambil adalah fine coal.
Jadi teknik pengambilan sample harus disesuaikan dengan situasi, kondisi, batubara yang akan diambil samplenya. Seorang sampler yang profesional harus menguasai teknik sampling yang disesuaikan dengan situasi dan kondisi batubara yang akan diambil samplenya.

b.      Alat yang digunakan

Selain teknik pengambilan sample, yang tak kalah pentingnya yang harus diperhatikan adalah alat yang digunakan untuk mengambil sample tersebut. Alat yang digunakan untuk melakukan sampling memiliki ukuran dan bentuk yang ditentukan oleh standard. Penggunaan alat yang tidak sesuai dengan standard, akan mengakibatkan bias pada sample yang diperoleh dan akan menyebabkan kesalahan pada hasil analisanya.

Ada 5 jenis alat untuk pengambilan sample secara manual yang biasanya digunakan yaitu :

1.      Laddle : Digunakan untuk pengambilan sample dari falling stream

2.      Manual Cutter : Digunakan untuk pengambilan sample dari falling stream

3.      Scoop : Digunakan untuk pengambilan sample seperti dari bucket WA.

4.      Shovel : Digunakan untuk pengambilan sample di stockpile, DT dan lain-lain.

5.      Sampling Frame: Digunakan untuk pengambilan sample diatas belt conveyor.

Massa / jumlah sample yang diambil

Massa atau jumlah sample yang diambil tergantung dari ukuran butir atau particle size dari batubara tersebut. Ketentuan ini juga tergantung pada standard mana yang diikuti. Satuan pengambilan sample terkecil disebut Increment, dan increment-increment digabungkan membentuk satu gross sample. Berat minimum sample untuk setiap increment tergantung dari ukuran butir batubara yang disampling, dan mengikuti persamaan sebagai berikut :

M = 0.06 D

Dimana :

M = Massa / berat per increment (kg)

D = Diameter / particle top size batubara (mm)

Contoh

Berat minimum per increment pada manual sampling untuk ukuran batubara top size 50 mm, adalah :

M = 0.06 x 50

= 3.00 kg

Sedangkan untuk berat per increment pada mechanical sampling berlaku persamaan sebagai berikut :

M = C x A / 3.6 V

Dimana :
M = berat per increment (kg)
C = Capacity belt Conveyor(tph)
A = Aperture cutter (m) (min. 3 x top size)
V = Kecepatan belt conveyor (m/det)

Contoh

Berat sample per increment untuk batubara dengan top size 50 mm, dengan loading rate 1000 tph, dan kecepatan belt 4.5 m/s adalah :

M = (1000 x 0.15) / (3.6 x 4.5)= 9.26 kg

Jumlah increment sample yang harus diambil dari setiap lot batubara tergantung dari tonnase lot batubara tersebut. Untuk menentukan jumlah sample increment, ASTM memberikan 2 standard perhitungan sebagai berikut :

·         Increment untuk satu sampling unit (lot) dengan jumlah lot 1000 ton bagi washed coal

·         Increment untuk satu sampling unit (lot) dengan jumlah lot 1000 ton bagi unwashed coal / unknown coal.

Semakin banyak sample increment yang diambil semakin representative sample tersebut, namun demikian semakin banyak sample yang dihandle semakin tinggi juga kemungkinan kesalahan dalam penanganan sample tersebut.

Periode / Interval pengambilan

Faktor ini sangat penting sekali, karena tanpa memperhatikan faktor ini maka sample yang terambil tidak akan representative walaupun faktor 1 dan 2 telah dipenuhi. Sebagai contoh, kita mengambil sample loading dengan teknik yang benar dan jumlah sample sesuai dengan standard. Tapi pengambilan tersebut dilakukan sekaligus diawal loading, dan sudah selesai pada saat loading masih terus berjalan sampai beberapa jam lagi kedepan. Hal ini akan menyebabkan sample yang terambil tidak mewakili seluruh lot atau batubara yang diloading, karena mungkin saja setelah selesai pengambilan sample tadi, tiba-tiba kualitas batubara berubah total dari yang awal-awal diloading.

Oleh karena itu pengambilan increment sample harus merata dan diambil selama “throughout” poroses pemindahan batubara tersebut. Dalam istilah sampling cara seperti ini disebut “ Systematic Stratified Sampling”.

D.    Jenis – Jenis Sampling

Berdasarkan tempat pengambilan dimana Batubara berada dan tujuanya, sampling dapat dibagi atas 4 golongan yaitu:

      Explorasi sampling dilakukan pada tahap awal pendeteksian kualitas batubara baik dengan cara channel sampling pada outcrop atau lebih detail lagi dengan cara pemboran atau drilling. Tujuan dari sampling di tahap ini adalah untuk menentukan karakteristik batubara secara global yang merupakan pendeteksian awal batubara yang akan di exploitasi.

      Pit sampling dilakukan setelah explorasi bahkan bisa hampir bersamaan dengan progress tambang didalam satu pit atau block penambangan dengan tujuan lebih mendetailkan data yang sudah ada pada tahap explorasi. Pit sampling ini dilakukan oleh pit control untuk mengetahui kualitas batubara yang segera akan ditambang, jadi lebih ditujukan untuk mengkontrol kualitas batubara yang akan ditambang dalam jangka waktu short term. Pit sampling ini juga dapat dilakukan dengan pemboran juga dengan channel pada face penambangan kalau diperlukan untuk mengecek kualitas batubara yang dalam progress ditambang.

      Production sampling; dilakukan setelah batubara di proses di prosesing plant dimana proses ini dapat merupakan penggilingan (crushing) pencucian (washing), penyetokan dan lain-lain. Tujuannya adalah mengetahui secara pasti kualitas batubara yang akan di jual atau dikirim ke pembeli supaya kualitasnya sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan dan telah disepakati oleh kedua belah pihak. Dengan diketahuinya kualitas batubara di stockpile atau di penyimpanan sementara kita dapat menentukan batubara yang mana yang cocok untuk dikirim ke Pembeli tertentu dengan spesifikasi batubara tertentu pula. Baik dengan cara mencampur (blending) batubara-batubara yang ada di stockpile atau pun dengan single source dengan memilih kualitas yang sesuai.

      Loading Sampling; dilakukan pada saat batubara dimuat dan dikirim ke pembeli baik menggunakan barge maupun menggunakan kapal. Biasanya dilakukan oleh independent company karena kualitas yang ditentukan harus diakui dan dipercaya oleh penjual (Shipper) dan pembeli (Buyer). Tujuannya adalah menentukan secara pasti kualitas batubara yang dijual yang nantinya akan menentukan harga batubara itu sendiri karena ada beberapa parameter yang sifatnya fleksibel sehingga harganya pun fleksibel tergantung kualitas actual pada saat batubara dikapalkan.

Sampling, preparasi dan analisa sample batubara dengan berbagai tujuan seperti telah dijelaskan di atas,dilakukan dengan menggunakan standard – standard yang telah ada. Dimana pemilihannya tergantung keperluannya, biasanya tergantung permintaan pembeli atau calon pembeli batubara. Standard yang sering digunakan untuk keperluan tersebut diantaranya ; ASTM (American Society for Testing and Materials), AS (Australian Standard), Internasional Standard, British Standard, dan banyak lagi yang lainnya yang berlaku baik di kawasan regional maupun internasional.

Berdasarkan metoda pelaksanaannya sampling dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu;
1. Manual sampling
2. Mechanikal sampling

Cara mekanikal sampling merupakan cara yang lebih disukai karena :

• Conto yang didapat dengan cara ini lebih bisa mewakili populasi dibandingkan dengan contoh yang didapat dengan cara manual pada umumnya, kecuali stopped-belt sampling.
• Sampling dilakukan tanpa harus mengganggu jalannya operasi, karena sampling dilakukan terhadap batubara yang berada pada belt conveyor yang sedang berjalan (moving stream)
• perkiraan presisi yang dicapai dapat diukur
• bias yang mungkin terjadi dapat diukur
• keamanan para sampler lebih terjamin

Stopped-belt sampling merupakan sampling cara manual yang sangat baik untuk dilakukan, namun sampling cara ini sangat mengganggu jalannya operasi dikarenakan belt conveyor harus di berhentikan setiap kali mengambil contoh (increment).

Berdasarkan teknis pengambilannya, sampling dapat dibagi menjadi beberapa golongan sebagai berikut:

Ø  Bulk Sampling

Bulk sampling (conto ruah) ini merupakan metode sampling dengan cara mengambil material dalam jumlah (volume) yang besar, dan umum dilakukan pada semua fase kegiatan (eksplorasi sampai dengan pengolahan). Pada fase sebelum operasi penambangan, bulk sampling ini dilakukan untuk mengetahui kadar pada suatu blok atau bidang kerja. Metode bulk sampling ini juga umum dilakukan untuk uji metalurgi dengan tujuan mengetahui recovery (perolehan) suatu proses pengolahan. Sedangkan pada kegiatan eksplorasi, salah satu penerapan metode bulk sampling ini adalah dalam pengambilan conto dengan sumur uji.

Ø  Chip sampling

Chip sampling (conto tatahan) adalah salah satu metode sampling dengan cara mengumpulkan pecahan batuan (rock chip) yang dipecahkan melalui suatu jalur (dengan lebar  15 cm) yang memotong zona mineralisasi dengan menggunakan palu atau pahat. Jalur sampling tersebut biasanya bidang horizontal dan pecahan-pecahan batuan tersebut dikumpulkan dalam suatu kantong conto. Kadang-kadang pengambilan ukuran conto yang seragam (baik ukuran butir, jumlah, maupun interval) cukup sulit, terutama pada urat-urat yang keras dan brittle (seperti urat kuarsa), sehingga dapat menimbulkan kesalahan seperti oversampling (salting) jika ukuran fragmen dengan kadar tinggi relatif lebih banyak daripada fragmen yang low grade.

Ø  Channel sampling

Channel sampling adalah suatu metode (cara) pengambilan conto dengan membuat alur (channel) sepanjang permukaan yang memperlihatkan jejak bijih (mineralisasi). Alur tersebut dibuat secara teratur dan seragam (lebar 3-10 cm, kedalaman 3-5 cm) secara horizontal, vertikal, atau tegak lurus kemiringan lapisan (Gambar).

Gambar Sketsa pembuatan channel sampling pada urat (Chaussier et al., 1987)

Gambar Sketsa pembuatan channel sampling pada endapan yang berlapis (Chaussier et al., 1987)

Ada beberapa cara atau pendekatan yang dapat dilakukan dalam mengumpulkan fragmen-fragmen batuan dalam satu conto atau melakukan pengelompokan conto (sub-channel) yang tergantung pada tipe (pola) mineralisasi, antara lain :

o   Membagi panjang channel dalam interval-interval yang seragam, yang diakibatkan oleh variasi (distribusi) zona bijih relatif lebar. Contohnya pada pembuatan channel dalam sumur uji pada endapan laterit atau residual. Membagi panjang channel dalam interval-interval tertentu yang diakibatkan oleh variasi (distribusi) zona mineralisasi.

o   Untuk kemudahan, dimungkinkan penggabungan sub-channel dalam satu analisis kadar atau dibuat komposit.

o   Pada batubara atau endapan berlapis, dapat diambil channel sampling per tebal seam (lapisan) atau ply per ply (jika terdapat sisipan pengotor).

Ø  Grab Sampling

Secara umum, metode grab sampling ini merupakan teknik sampling dengan cara mengambil bagian dari suatu material (baik di alam maupun dari suatu tumpukan) yang mengandung mineralisasi secara acak (tanpa seleksi yang khusus). Tingkat ketelitian sampling pada metode ini relatif mempunyai bias yang cukup besar.

Beberapa kondisi pengambilan conto dengan teknik grab sampling ini antara lain :

ü  Pada tumpukan material hasil pembongkaran untuk mendapatkan gambaran umum kadar.

ü  Pada material di atas dump truck atau belt conveyor pada transportasi material, dengan tujuan pengecekan kualitas.

ü  Pada fragmen material hasil peledakan pada suatu muka kerja untuk memperoleh kualitas umum dari material yang diledakkan, dll.

Pemilihan metode sampling dan jumlah conto yang akan diambil tergantung pada beberapa faktor, antara lain :

·         Tipe endapan, pola penyebaran, serta ukuran endapan.

·         Tahapan pekerjaan dan prosedur evaluasi,

·         Lokasi pengambilan conto (pada zona mineralisasi, alterasi, atau barren),

·         Kedalaman pengambilan conto, yang berhubungan dengan letak dan kondisi batuan induk.

·         Anggaran untuk sampling dan nilai dari bijih.

E.     Kesalahan Yang Mungkin Terjadi Dalam Sampling

      Salting, yaitu peningkatan kadar pada conto yang diambil sebagai akibat masuknya material lain dengan kadar tinggi ke dalam conto.

      Dilution, yaitu pengurangan kadar akibatnya masuknya waste ke dalam conto.

      Erratic high assay, yaitu kesalahan akibat kekeliruan dalam penentuan posisi (lokasi) sampling karena tidak memperhatikan kondisi geologi.

      Kesalahan dalam analisis kimia, akibat conto yang diambil kurang representatif.