Dalam dunia industri metalurgi dan produksi baja, istilah batubara kokas adalah salah satu komponen krusial yang tidak tergantikan. Secara sederhana, batubara kokas (atau sering disebut kokas metalurgi) adalah produk karbon padat dengan kadar karbon yang sangat tinggi, dihasilkan dari pemanasan batubara tertentu pada suhu tinggi tanpa adanya kehadiran oksigen. Proses ini dikenal sebagai karbonisasi atau pirolisis.
Apa Itu Batubara Kokas?
Batubara kokas bukanlah batubara mentah yang langsung ditambang. Ia adalah hasil olahan termal dari jenis batubara yang spesifik, biasanya batubara bituminous (bituminous coal). Batubara jenis ini dipilih karena memiliki sifat yang mampu 'menggumpal' atau menjadi plastis saat dipanaskan sebelum akhirnya mengeras menjadi kokas yang kuat dan berpori.
Karakteristik utama dari kokas yang baik adalah kekuatan mekanik yang tinggi, porositas yang memadai, dan kandungan abu serta belerang yang rendah. Kekuatan mekanik sangat penting karena kokas harus mampu menahan beban berat material lain di dalam tungku kupola atau tanur tiup (blast furnace) tanpa hancur menjadi debu halus, yang bisa mengganggu aliran udara dan proses reduksi.
Proses Pembentukan: Dari Batubara Menjadi Kokas
Proses pembuatan batubara kokas adalah serangkaian tahapan yang dikontrol ketat di dalam instalasi yang disebut pabrik kokas (coke oven batteries). Tahapannya meliputi:
- Persiapan Bahan Baku: Batubara yang akan digunakan harus memiliki komposisi kimia yang sesuai, terutama rasio karbon tetap (fixed carbon) dan volatilitas. Batubara mentah digiling hingga ukuran partikel tertentu agar proses pemanasan berlangsung merata.
- Pemanasan Tanpa Oksigen (Karbonisasi): Batubara yang telah digiling dimasukkan ke dalam baterai kokas. Pemanasan dilakukan hingga mencapai suhu antara 1000°C hingga 1300°C. Karena tidak ada oksigen, batubara tidak terbakar, melainkan terjadi dekomposisi termal.
- Penguapan Material Volatil: Selama pemanasan, senyawa-senyawa volatil seperti gas metana, tar batubara, dan hidrogen akan menguap. Uap inilah yang harus ditangkap dan diproses lebih lanjut sebagai produk sampingan berharga (seperti gas kokas untuk energi internal pabrik).
- Pembentukan Kokas: Setelah semua material volatil hilang, yang tersisa hanyalah residu padat yang sangat murni secara karbon, yaitu kokas. Kokas yang panas kemudian dikeluarkan dari oven kokas dan segera didinginkan dengan air (quenching) untuk menghentikan reaksi dan mencegah oksidasi.
Fungsi Utama Batubara Kokas
Peran paling vital dari batubara kokas adalah sebagai bahan bakar sekaligus agen pereduksi dalam tanur tiup untuk produksi besi kasar (pig iron). Tanur tiup membutuhkan bahan bakar yang dapat:
- Menghasilkan panas intensif untuk melelehkan bijih besi dan fluks.
- Menyediakan karbon (C) yang akan bereaksi dengan oksigen (O2) dari udara yang dihembuskan, menghasilkan karbon monoksida (CO).
- Karbon monoksida inilah yang bertugas mereduksi oksida besi (Fe2O3) menjadi besi logam (Fe).
Selain di industri besi dan baja, kokas juga digunakan dalam produksi logam non-besi tertentu dan sebagai bahan baku dalam industri kimia, meskipun volume terbesar selalu diserap oleh sektor metalurgi.
Implikasi Lingkungan dan Alternatif
Meskipun merupakan bahan baku esensial, produksi dan penggunaan batubara kokas adalah proses yang intensif energi dan menghasilkan emisi gas rumah kaca yang signifikan. Proses karbonisasi menghasilkan gas buang yang mengandung polutan. Oleh karena itu, industri modern terus berupaya meningkatkan efisiensi pabrik kokas, menangkap lebih banyak produk sampingan, dan mengoptimalkan penggunaan gas kokas. Dalam jangka panjang, penelitian sedang diarahkan pada penggantian kokas dengan gas alam atau hidrogen, namun saat ini, belum ada pengganti yang secara ekonomis dan teknis dapat sepenuhnya menggantikan fungsi ganda kokas sebagai bahan bakar dan pereduksi dalam skala produksi baja global yang masif.
Kesimpulannya, batubara kokas adalah hasil transformasi termal batubara berkualitas tinggi yang memiliki peran tak tergantikan sebagai tulang punggung industri berat, terutama dalam pembuatan baja primer melalui tanur tiup.