Batubara metalurgi, juga dikenal sebagai batubara kokas, digunakan untuk menghasilkan kokas, sumber utama karbon digunakan dalam pembuatan baja. Batubara adalah batuan sedimen alami yang terbentuk selama jutaan tahun saat tumbuhan dan bahan organik lainnya terkubur dan mengalami gaya geologi. Panas dan tekanan menyebabkan perubahan fisik dan kimiawi yang menghasilkan batubara kaya karbon.
Batubara Metalurgi
Batubara metalurgi berbeda dari batubara termal, yang digunakan untuk energi dan pemanas, berdasarkan kandungan karbon dan kemampuan caking-nya. Caking mengacu pada kemampuan batubara untuk diubah menjadi kokas, suatu bentuk karbon murni yang dapat digunakan dalam tungku oksigen dasar. Batubara bitumen — umumnya diklasifikasikan sebagai kelas metalurgi — lebih keras dan lebih hitam. Batubara mengandung lebih banyak karbon dan lebih sedikit kelembaban dan abu daripada batubara peringkat rendah.
Grade batubara dan kemampuan caking-nya ditentukan oleh rank batubara — ukuran materi dan derajat yang mudah menguap metamorfisme — serta pengotor mineral dan kemampuan batu bara untuk meleleh, membengkak, dan dipanaskan. Tiga kategori utama batubara metalurgi adalah:
- Batubara kokas keras (HCC)
- Batubara kokas semi lunak (SSCC)
- Batubara bubuk injeksi (PCI)
Batubara kokas keras seperti antrasit memiliki sifat kokas yang lebih baik daripada batubara kokas semi lunak, sehingga harganya lebih mahal. HCC Australia dianggap sebagai tolok ukur industri.
Meskipun batubara PCI tidak sering diklasifikasikan sebagai batubara kokas, batubara ini masih digunakan sebagai sumber energi dalam proses pembuatan baja dan sebagian dapat menggantikan kokas di beberapa tanur sembur.
Pembuatan Coke
Pembuatan kokas secara efektif merupakan karbonisasi batubara pada suhu tinggi. Produksi biasanya dilakukan di baterai kokas yang terletak di dekat pabrik baja terintegrasi. Di dalam baterai, oven kokas ditumpuk dalam barisan. Batubara dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan tanpa oksigen hingga suhu sekitar 1.100 derajat Celcius (2.000 derajat Fahrenheit).
Tanpa oksigen, batubara tidak akan terbakar. Sebaliknya, itu mulai mencair. Suhu tinggi menguapkan kotoran yang tidak diinginkan, seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang. Gas sisa ini dapat dikumpulkan dan diambil kembali sebagai produk sampingan atau dibakar sebagai sumber panas.
Setelah pendinginan, kokas mengeras sebagai gumpalan karbon kristal berpori yang cukup besar untuk digunakan oleh tanur sembur. Seluruh proses bisa memakan waktu antara 12 dan 36 jam.
Sifat yang melekat pada batubara masukan awal sangat mempengaruhi kualitas akhir kokas yang diproduksi. Kurangnya pasokan yang dapat diandalkan dari setiap grade batubara berarti pembuat kokas saat ini sering menggunakan campuran hingga 20 batubara yang berbeda untuk menawarkan produk yang konsisten kepada pembuat baja.
Sekitar 1,5 metrik ton batubara metalurgi dibutuhkan untuk menghasilkan satu metrik ton (1.000 kilogram) kokas.
Coke in Steelmaking
Dibutuhkan tungku oksigen dasar (BOF), yang menyumbang 70% dari produksi baja di seluruh dunia bijih besi, kokas, dan fluks sebagai bahan umpan dalam produksi baja.
Setelah tanur sembur diumpankan dengan bahan-bahan ini, udara panas dihembuskan ke dalam campuran. Udara menyebabkan kokas terbakar, menaikkan suhu hingga 1.700 derajat Celcius, yang mengoksidasi kotoran. Proses ini mengurangi kandungan karbon hingga 90% dan menghasilkan besi cair yang dikenal sebagai logam panas.
Logam panas kemudian dikeringkan dari tanur sembur dan dikirim ke BOF, di mana baja bekas dan batu kapur ditambahkan untuk membuat baja baru. Unsur lain, seperti molibdenum, kromium, atau vanadium, dapat ditambahkan untuk menghasilkan mutu baja yang berbeda.
Rata-rata, sekitar 630 kilogram kokas dibutuhkan untuk menghasilkan satu metrik ton baja.
Efisiensi produksi pada proses tanur sembur sangat bergantung pada kualitas bahan baku yang digunakan. Sebuah tanur sembur yang diumpankan dengan kokas berkualitas tinggi akan membutuhkan lebih sedikit kokas dan fluks. Penggunaan produk berkualitas tinggi justru menurunkan biaya produksi dan menghasilkan logam panas yang lebih baik.
Pada 2013, diperkirakan 1,2 miliar metrik ton batu bara digunakan oleh industri baja. China adalah produsen dan konsumen batubara kokas terbesar di dunia, terhitung sekitar 527 juta metrik ton pada tahun 2013. Australia dan Amerika Serikat menyusul, masing-masing memproduksi 158 juta dan 78 juta metrik ton.
Pasar internasional untuk batu bara kokas, tidak mengherankan, sangat bergantung pada industri baja.
Produser utama termasuk BHP Billiton, Teck, Xstrata, Anglo American, dan Rio Tinto.
Lebih dari 90% dari total perdagangan lintas laut dari batu bara metalurgi dicatat oleh pengiriman dari Australia, Kanada, dan A.S.
Sumber
Valia, Hardarshan S. Produksi Coke untuk Pembuatan Besi Blast Furnace. Pabrik baja.
URL: www.steel.org
Institut Batubara Dunia. Batubara & Baja (2007).
URL: www.worldcoal.org