28 1 BAB IV DATA DAN HASIL ANALISIS IV.1. Deskripsi Sampel Sampel yang digunakan dalam penelitian ini ada 2 jenis, yaitu batuan penutup (OB) dan abu batubara sisa pembakaran PLTU. Batuan penutup yang digunakan adalah jenis claystone dari site Muara Tiga Besar (MTB) PT. Bukit Asam Tbk., sisa dari penelitian sebelumnya (Mary dan Nita Arsita Dewi). Batuan penutup yang digunakan dibedakan menjadi OB berukuran kasar dan OB berukuran halus. Abu batubara diperoleh dari 2 PLTU mulut tambang di PT. Bukit Asam Tbk., yaitu PLTU Bangko Barat dan PLTU Banjarsari. Abu batubara tersebut meliputi fly ash dan bottom ash PLTU Banjarsari (FA BJS dan BA BJS), serta fly ash dan bottom ash PLTU Bangko Barat (FA BB dan BA BB). Fly ash PLTU Bangko Barat (FA BB) tidak digunakan dalam pencampuran karena bersifat PAF. Sampel batuan penutup merupakan hasil pencampuran beberapa sampel dari overburden A1 (OB A1) pada litologi yang sama (litologi claystone) untuk lubang bor yang berbeda. Sumber batuan penutup yang digunakan dalam pencampuran ditampilkan dalam Tabel IV.1. Tabel IV.1. Batuan Penutup Sumber Pencampuran Titik Bor Kode Stratigrafi Litologi Massa Lokasi Karakterisasi PJP-01 AAT 139 OB A1 Claystone 4675,8 MTB PAF PJP-06 AAT 215 OB A1 Claystone 2599 MTB PAF AAT 233 OB A1 Claystone 1907,6 MTB PAF PJP-02 AAT 246 OB A1 Claystone 2313,2 MTB PAF AAT 259 OB A1 Claystone 2100 MTB PAF MT-99 AAT 290 OB A1 Claystone 1637,2 MTB PAF Keenam sampel dari 4 lubang bor tersebut dicampur menjadi satu hingga homogen dan selanjutnya disebut sebagai batuan penutup claystone (OB-CS). Sampel inilah yang dicampur dengan abu batubara untuk mengetahui kemampuan abu batubara dalam mencegah terbentuknya AAT. 29 IV.2. Data dan Analisis Hasil Uji IV.2.1. Hasil Uji Distribusi Ukuran Partikel Distribusi ukuran partikel ditentukan dengan ayak kering dan ayak basak. Ayak kering dilakukan di Laboratorium Pengolahan Bahan Galian ITB dengan menggunakan ayakan gantung sedangkan ayak basah dilakukan secara manual di Laboratorium Lingkungan Tambang ITB. Hasil ayak kering dan ayak basah abu batubara ditampilkan pada Tabel IV.2, Tabel IV.3 dan Tabel IV.4. Tabel IV.2. Hasil Ayak Bottom Ash Banjarsari (BA BJS) No. Ayakan Jenis ayakan Diameter butir (mm) % Massa Kumulatif Ayak kering (g) Ayak basah (g) Ayak Kering Ayak basah +12# 1,0 0,9 3,36 100 100 -12# sd +14# 1,6 1,5 1,545 99,80 99,82 -14# sd +16# 3,6 3,3 1,3 99,48 99,52 -16# sd +20# 24,2 22,0 1 98,75 98,86 -20# sd +30# 68,1 62,0 0,707 93,91 94,46 -30# sd +40# 180,1 163,9 0,5 80,29 82,04 -40# sd +60# 162,2 147,7 0,297 44,28 49,23 -60# sd +80# 37,2 33,9 0,21 11,84 19,68 -80# sd +100# 16,8 40 0,163 4,39 12,89 -100# sd +140# 2,0 16,4 0,125 1,04 4,88 -140# sd +200# 0,8 3 0,088 0,63 1,60 -200# sd +270# 2,4 0,8 0,06 0,48 1,00 -270# 0,0 4,2 0,053 0,01 0,84 Tabel IV.3. Hasil Ayak Kering Sampel Abu Batubara Sampel Massa (gram) +80# -80# +100# -100# +140# -140# +200# -200# +270# -270# BA BB 9,7 36,9 31,2 67,5 278,4 76,4 FA BB 3,1 55,1 16,6 70,1 309,5 45,3 FA BJS 4 47,4 20 94,4 282,1 52,1 30 Tabel IV.4. Hasil Ayak Basah Sampel Abu Batubara Sampel Massa (gram) +80# -80# +100# -100# +140# -140# +200# -200# +270# -270# FA BB 0,3 1,4 1,7 1,4 110,2 380,6 BA BB 4,2 10,5 30,7 54,1 302,2 96,4 FA BJS 3,3 23 6,8 85 275,9 101,1 Sampel batuan penutup diayak dengan nomor ayakan yang berbeda, karena ukuran partikelnya lebih besar dibandingkan dengan abu batubara. Ayakan yang digunakan adalah No. 3, 4, 6, 8, 12, 14, 16, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 140, 200 dan 270 berdasarkan U.S. Standard Sieve Sizes. Hasil ayak sampel batuan penutup ditampilkan pada Tabel IV.5. Tabel IV.5. Hasil Ayak Sampel Batuan Penutup No. Ayakan Jenis Ayakan Diameter Butir (mm) % Massa kumulatif Ayak Kering (g) Ayak Basah (g) Ayak kering Ayak basah +3# 240,5 0 6,73 100 100 -3# sd +4# 80,7 0 4,76 51,81 100 -4# sd +6# 55,1 0 3,36 35,64 100 -6# sd +8# 28,7 0 2,38 24,60 100 -8# sd +12# 21,6 0 1,68 18,86 100 -12# sd +14# 9,0 0 1,545 14,53 100 -14# sd +16# 7,9 0 1,3 12,74 100 -16# sd +20# 13,3 0 1 11,16 100 -20# sd +30# 10,1 3,8 0,707 8,49 100 -30# sd +40# 7,4 4,3 0,5 6,46 99,24 -40# sd +60# 7,8 5,9 0,297 4,97 98,37 -60# sd +80# 6,1 6,8 0,21 3,42 97,18 -80# sd +100# 1,5 12,3 0,163 2,20 95,82 -100# sd +140# 2,4 14,2 0,125 1,89 93,34 -140# sd +200# 1,7 23,5 0,088 1,40 90,49 -200# sd +270# 3,2 202,3 0,06 1,05 85,76 -270# 2,1 224,1 0,053 0,41 45,07 31 Distribusi ukuran partikel OB-CS dan abu batubara (FA BJS, FA BB, BA BJS dan BA BB) ditampilkan dalam Gambar IV.1. Gambar IV.1. Distribusi ukuran partikel abu batubara dan OB-CS Sampel batuan penutup yang digunakan pada kolom kontrol dan kolom pencampuran dengan abu batubara dibuat 2 ukuran, yaitu batuan penutup berbutir kasar dan halus seperti ditampilkan pada Tabel IV.6 dan Tabel IV.7. Tabel IV.6. Sampel Batuan Penutup Berbutir Kasar Sampel Massa (gram) -2,5# +3# -3# +4# -4# +6# -6# +8# -8# +12# OB kasar 840 840 840 840 840 Tabel IV.7. Sampel Batuan Penutup Berbutir Halus Sampel Massa (gram) -12# +14# -14# +16# -16# +20# -20# +30# -30# +40# OB halus 840 840 840 840 840 % Massa Kumulatif Diameter Partikel (mm) FA BJS (kering) FA BJS (basah) OB CS (kering) BA BB (kering) BA BB (basah) FA BB (kering) FA BB (basah) BA BJS (kering) BA BJS (basah) Clay Silt Sand Gravel Clay Silt Sand Gravel 32 Distribusi ukuran partikel OB kasar dan halus ditampilkan pada Gambar IV.2. Gambar IV.2. Distribusi ukuran partikel OB kasar dan halus Batuan penutup yang digunakan dalam pencampuran dengan abu batubara dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu OB berbutir kasar dan OB berbutir halus. OB berbutir kasar adalah bagian yang lolos ayakan No. 2,5 (8 mm) sampai yang tertahan pada ayakan No. 12 (1,7 mm). OB berbutir halus adalah bagian yang lolos ayakan No. 12 (1,7 mm) sampai yang tertahan pada ayakan No. 40 (0,425 mm). Setiap fraksinya dibuat dengan massa yang seragam baik untuk kolom kontrol maupun yang digunakan dalam pencampuran dengan abu batubara. FA BJS lebih dari 50% lolos ayakan No. 200 (0,075 mm) sehingga terkategori material berbutir halus. Saat ayak basah, jumlah yang lolos ayakan No. 200 lebih banyak yang lolos, yaitu 76,15% lolos. Bila dibandingkan dengan hasil ayak kering jumlah yang lolos ayakan No. 200 hanya 66,84%. Hal ini karena saat ayak kering lubang bukaan ayakan bisa tertutup oleh sampel sehingga pengayakan tidak optimal. Sampel FA BJS terdiri dari 23,85% fraksi pasir dan 76,15% fraksi lanau (silt). Kurva distribusi ukuran butir FA BJS adalah uniform graded karena mayoritas berada pada fraksi halus (lanau). y = 15.223x - 25.748 R² = 0.9844 y = 80.811x - 40.132 R² = 0.9921 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.1110 % Massa Kumulatif Ukuran Partikel (mm) OB Kasar OB Halus Linear (OB Kasar)Linear (OB Halus) 33 Hasil ayak kering FA BB sebanyak 71% lolos ayakan No. 200 sedangkan hasil ayak basah jumlah yang lolos ayakan No. 200 lebih banyak, yaitu 99,03%. Sampel FA BB terdiri dari 0,97% fraksi pasir dan 99,03% fraksi lanau. Sedangkan hasil ayak kering BA BB sebanyak 70,94% lolos ayakan No. 200 sedangkan hasil ayak basah jumlah yang lolos lebih banyak menjadi 80,02%. Sampel BA BB terdiri dari 19,98% fraksi pasir dan 80,02% fraksi silt. Kurva distribusi ukuran butir FA BB dan BA BB adalah uniform graded karena mayoritas berada pada fraksi halus (lanau). BA BJS memiliki fraksi ukuran pasir sebanyak 99% dan hanya 1% fraksi halusnya, sehingga terkategori material berbutir kasar. BA BJS lebih dari 50% lolos diayakan No. 4 (4,75 mm) dengan material halus kurang dari 5%, sehingga masuk dalam kelompok SP (sand poorly graded). Sampel BA BJS memiliki koefisien keseragaman (C u) sebesar 1,89 dan koefisien kelengkungan (Cc) sebesar 1,01. Nilai Cu dan Cc tersebut masuk dalam kelompok SP (C u < 6 dan/atau 1 < Cc < 3). Kurva distribusi ukuran butirnya adalah uniform graded karena mayoritas berada pada fraksi pasir. Berdasarkan hasil ayak kering, OB-CS dikategorikan sebagai material berbuti kasar jenis kerikil, lebih dari 50% tertahan pada ayakan No. 4 dengan material halus kurang dari 5%. OB-CS memiliki nilai C u sebesar 7,82 dan Cc sebesar 2,04 sehingga termasuk dalam kelompok GW (gravels well-graded). Kelompok GW memiliki kriteria 4 ≤ C u dan 1 ≤ C c ≤ 3. Hasil ayak basah OB-CS sebanyak 94,28% lolos ayakan No.200 (fraksi silt dan clay) dan hanya 5,72% fraksi pasir sehingga terkategori material berukuran halus. Hasil ayak basah inilah yang menjadi ukuran butir sesungguhnya dari OB-CS yang digunakan. IV.2.2. Hasil Uji XRD Uji XRD bertujuan untuk mengetahui komposisi mineral abu batubara dan OB claystone menggunakan bantuan sinar X. Sampel yang digunakan adalah fraksi yang telah dihaluskan dan lolos ayakan No. 200 (0,075 mm). Hasil uji XRD sampel abu batubara dan OB-CS dilampirkan pada Lampiran A. 34 Tabel IV.8. Kandungan Mineral Sampel Hasil Uji XRD Semua sampel kandungan dominannya adalah mineral kuarsa. Selain itu terdapat juga mineral lempung seperti muskovit, kaolonit dan montmorilonit yang berperan dalam pertukaran ion dan memberikan sifat alkalinitas. Ada juga mineral minor pembawa unsur besi seperti hematit dan magnetit yang ada hampir disetiap jenis abu batubara. Mineral pirit ada pada sampel OB-CS, BA BB dan FA BB. Mineral lime yang berpotensi menetralkan AAT terdapat pada sampel FA BJS dan FA BB. Mineral lain yang berpotensi menetralkan AAT pada abu batubara adalah aragonit dan periclase. IV.2.3. Hasil Uji XRF Pengujian XRF dilakukan untuk mengetahui komposisi oksida dan unsur dari abu batubara dan OB-CS. Pengujian XRF dilakukan di Laboratorium Hidrogeologi FTTM ITB. Hasil uji XRF sampel abu batubara (FA BJS, BA BB, dan BA BJS) dan OB-CS dilampirkan pada lampiran B. Oksida yang terkandung dalam sampel dirangkum dalam Tabel IV.9. Oksida dominan dari semua jenis sampel, baik abu batubara maupun OB-CS adalah SiO 2 dan Al2O3. Kedua oksida tersebut jumlahnya diatas 70%. Oksida yang membawa sifat alkalinitas seperti Na 2O, MgO, CaO dan K2O jumlahnya antara 2,93% – 6,25% pada setiap sampel. OB-CS dan FA BJS adalah 2 sampel dengan Kode Sampel Kandungan Mineral FA BJS Kuarsa (SiO2), Muskovit ((K,Na) Al2(Si,Al)4O10), Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4), Periclase (MgO), Magnetit (Fe3O4), dan Lime (CaO) BA BB Kuarsa (SiO2), Muskovit ((K,Na) Al2(Si,Al)4O10), Hematit (Fe2O3), Periclase (MgO), Pirit (FeS 2) dan Magnetit (Fe3O4) FA BB Kuarsa (SiO2), Muskovit ((K,Na) Al2(Si,Al)4O10), Hematit (Fe2O3), Magnetit (Fe 3O4), Pirit (FeS2) dan Lime (CaO) BA BJS Kuarsa (SiO2), Siderit (FeCO3), Aragonit (CaCO3) dan Hematit (Fe 2O3) OB-CS Kuarsa (SiO2), Montmorilonit (CaO.2(Al,Mg)2Si4O10(OH)), Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4), Pirit (FeS2), Siderite (FeCO3), Muscovit ((K,Na) Al 2(Si,Al)4O10), Gypsum (CaSO4.2H2O) 35 kandungan oksida pembawa sifat alkalinitas yang tertinggi, yaitu 6,11% dan 6,25%. Oksida Al 2O3, SiO2, Fe2O3, SO3 dan CaO akan digunakan untuk pengkasifikasian abu batubara. Hasil uji XRF tersebut menguatkan hasil uji XRD, dimana ditemukan oksida-oksida yang juga terbaca pada uji XRF, seperti SiO 2, CaO, MgO, dan Fe2O3. Tabel IV.9. Hasil Uji XRF Abu Batubara dan OB-CS No. Komponen % massa BA BB BA BJS FA BJS OB-CS 1 Na2O 0,17 0,22 0,53 0,64 2 MgO 1,02 0,39 1,72 1,04 3 Al2O3 23,80 7,50 27,60 21,90 4 SiO2 66,30 81,13 57,40 50,60 5 P2O5 0,11 0,05 0,28 0,06 6 SO3 2,05 0,12 2,17 12,20 7 Cl 0,01 0,01 - 0,01 8 K2O 0,64 0,38 0,59 2,02 9 CaO 1,10 3,08 3,27 2,55 10 TiO2 0,69 0,49 0,90 0,90 11 Cr2O3 - - - 0,02 12 MnO 0,02 0,09 0,07 0,22 13 Fe2O3 4,04 4,62 5,35 7,76 14 CoO - 0,09 - - 15 CuO - 0,02 - - 16 ZnO 0,02 0,20 0,02 0,02 17 Rb2O - - - 0,01 18 SrO 0,02 0,07 0,08 0,02 19 ZrO2 0,08 0,06 0,06 0,03 20 WO3 - 1,96 - - Total 100 100 100 100 IV.2.4.