Bab Vii Total Moisture New
description
Transcript of Bab Vii Total Moisture New
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BAB VII
ANALISA TOTAL MOISTURE
7.1. Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum analisa total moisture adalah untuk
mengerti, mampu melaksanakan, menganalisa serta membandingkan
cara kerja total moisture batubara dengan metode ASTM dan ISO.
7.2. Dasar Teori
Analisis batubara untuk bahan bakar digolongkan menjadi
beberapa analisis, yakni analisis dasar yaitu analisis proksimate
(moisture, ash, volatile matter dan fixed carbon), analisis ultimate
(karbon, hidrogen, nitrogen, sulfur dan oksigen), penentuan unsur
tertentu dalam batubara dan penentuan khusus untuk batubara bahan
bakar (nilai panas, indeks hardgrove, indeks abrasi, suhu leleh ash,
analisis ash, kalor dan lain-lain) (Muchjidin, 2006).
Jika batubara dimisalkan sebagai batang atau tabung, maka
bagian–bagian komponen batubara adalah sebagai berikut :
Gambar 7.1
Sketsa Komponen Batubara
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Substansi batubara selain seperti yang diilustrasikan diatas,
batubara juga dapat digolongkan lagi menjadi beberapa golongan
substansi seperti :
1. Coal Proximate
Batubara dapat dibagi menjadi 4 bagian dalam proximate,
dimana pada bagian organik batubara dibagi lagi menjadi 2
berdasarkan sifat penguapan atau keteruraian dengan pemanasan
pada suhu tertentu dan waktu tertentu. Bagian organik yang
menguap atau terurai ketika batubara dipanaskan tanpa oksigen
pada temperatur 900o C digolongkan sebagai volatile matter.
Sedangkan bagian organik batubara yang tetap pada pemanasan
tersebut digolongkan sebagai fixed carbon atau karbon tetap.
Volatile matter biasanya berasal dari struktur alifatik carbon yang
mudah putus dengan thermal dekomposisi, sedangkan fixed carbon
berasal dari gugus rantai carbon yang kuat seperti gugus aromatik.
Semakin tinggi peringkat batubara semakin besar jumlah carbon
yang membentuk aromatik, dan semakin tinggi juga fixed carbon dan
semakin rendah volatile Matter yang diperoleh. Oleh karena itu
peringkat batubara dapat dilihat dengan penurunan volatile matter.
Gambar 7.2
Sketsa Coal Proximate
2. Coal Ultimate
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Pada penggolongan batubara ultimate, unsur moisture dan
mineral matter tetap, tetapi unsur organiknya dibagi berdasarkan
unsur pembentuk organik tersebut. Unsur-unsur pembentuk organik
batubara terdiri dari total carbon, baik yang berasal gugus alifatik
maupun yang berasal dari gugus aromatic. Kemudian hidrogen
(tidak termasuk hidrogen yang berasal dari air atau moisture serta
nitrogen, sulfur dan oksigen. Dalam penentuannya oksigen tidak
secara langsung ditentukan melainkan dengan cara mengurangkan
unsur organik yang 100% dikurangi dengan carbon, hidrogen,
nitrogen dan sulfur.
Gambar 7.3
Skesta Coal Ultimate
Salah satu tahapan penting dalam rangkaian proses
eksploitasi dan produksi batubara adalah memahami benar tipikal
batubara dalam hal ini kualitasnya. Mengingat biaya eksploitasi
yang mahal, kita harus memperhitungkan aspek ekonomis. Hanya
batubara dengan kualitas yang bagus dan seamnya (lapisan) tebal
akan menjadi titik target untuk ditambang. Demikian juga dalam
rangkaian proses produksi yang pada ujungnya akan
berhubungan dengan marketing dimana customer/buyer akan
membeli produk batubara dengan parameter kualitas tertentu
sesuai dengan kebutuhan. Untuk mengetahui persentasi
kandungan zat-zat atau mineral tertentu serta nilai total moisture
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
yang terkandung dalam batubara tersebut agar dapat diketahui
kualitasnya, analisa yang biasa dilakukan pada bagian ini adalah :
1. Analisis Ultimate Batubara (Coal Ultimate Analysis)
Analisis ultimate dilakukan untuk menentukan kadar karbon
(C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen, (N), dan sulfur (S) dalam
batubara. Kandungan oksigen merupakan indikator yang paling
signifikan dari sifat kimia batubara, yaitu untuk keperluan
penerapannya dipembakaran, pencairan dan pengkokasan, serta
untuk menentukan peringkat. Kandungan oksigen secara tradisi
dihitung sebagai oxygen by different (O diff) yaitu porsi sisa
batubara setelah dikurangi C, H, N dan S. Kandungan oksigen
diperoleh secara tidak langsung sehingga mengakumulasi semua
kesalahan yang terjadi dalam analisis unsur dalam penentuan basis
mineral matter atau basis bebas mineral matter.
Analisa ultimate ini sepenuhnya dilakukan oleh alat yang
sudah terhubung dengan komputer. Prosedur analisis ultimate ini
cukup ringkas; cukup dengan memasukkan sampel batubara ke
dalam alat dan hasil analisis akan muncul kemudian pada layar
komputer.
Gambar 7.4
Sketsa Alat Uji Analisa Ultimate
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
2. Analisis Proksimate Batubara (Coal Proximate Analysis)
Analisis proksimate batubara bertujuan untuk menentukan
kadar moisture (air dalam batubara) kadar moisture ini mencakup
pula nilai free moisture serta total moisture, ash (debu), volatile
matters (zat terbang) dan fixed carbon (karbon tertambat).
a. Analisa Kadar Moisture
Analisa kadar moisture, yaitu mengukur kandungan air
dalam batubara saat batubara itu di analisa. Cara mengujinya
yaitu dengan menyiapkan sejumlah sample batubara dengan
ukuran halus 0.212 mm atau 0.250 mm dipanaskan dengan suhu
di atas titik didih air tetapi jangan terlalu tinggi. Menggunakan
oven khusus pada suhu 105ºC - 110ºC.
Ada 2 cara dalam menganalisa kadar air yang terkandung
dalam batubara tersebut yang pertama menggunakan gas tekan
tujuannya agar uap air yang sudah terbentuk terdorong dari
dalam oven dengan cepat. Yang kedua dengan menggunakan
gas yang sukar bereaksi seperti gas inert yaitu gas nitrogen. Jadi
saat batubara dipanaskan maka dialirkan gas nitrogen pada
ruangan oven. Kadar air dihitung dari berat yang hilang setelah
dipanaskan.
Gambar 7.5
Sketsa Oven Moisture
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Pada analisis kadar moisture, kita dapat mengetahui total
moisture yang diperhitungkan jumlahnya. Dimana total moisture
(TM) adalah moisture yang terkandung dalam contoh batubara
yang diterima di laboratorium, yang mana menggambarkan
kandungan moisture sumber batubara yang diambil contohnya
tersebut. Tinggi Rendahnya Total Moisture akan tergantung pada
1) Peringkat Batubara
Semakin tinggi peringkat suatu batubara
semakin kecil porositas batubara tersebutatau semakin padat
batubara tersebut. Dengan demikian akan semakin kecil juga
moisture yang dapat diserap atau ditampung dalam pori
batubara tersebut. Hal ini menyebabkan semakin kecil
kandungan moisturenya khususnya inherent moisturenya.
2) Size Distribusi
Semakin kecil ukuran partikel batubara, maka semakin
besar luas permukaanya. Hal ini menyebabkan akan semakin
tinggi surface moisturenya. Pada nilai inherent moisture tetap,
maka TM-nya akan naik yang dikarenakan naiknya surface
moisture.
3) Kondisi Pada saat Sampling
Total Moisture dapat dipengaruhi oleh kondisi
pada saat batubara tersebut di Sampling.
Yang termasuk dalam kondisi sampling adalah :
a) Kondisi batubara pada saat disampling.
b) Size distribusi sample batubara yang diambil terlalu besar
atau terlalu kecil.
c)Cuaca pada saat pengambilan sample.Salah satu
penetapannya adalah dengan metode two-stage
determination. Dalam metode ini penetapan dilakukan
dengan dua analisis yang berkaitan. Pertama dilakukan
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
dengan analisis free moisture kemudian dilanjutkan dengan
analisis residual moisture.
Dalam ISO, BS, dan AS, free moisture adalah istilah
yang digunakan untuk menggambarkan persen jumlah air yang
menguap dari contoh batubara yang dikeringkan pada kondisi
ruangan (suhu dan kelembaban ruangan) yang kadang-kadang
dibantu dengan hembusan kipas angin. Pengeringan dilakukan
sampai mendapat berat konstan.
Air dry loss adalah istilah yang dipergunakan oleh ASTM
untuk menyebutkan istilah free moisture ini, sedangkan istilah
free moisture dalam ASTM mempunyai pengertian yang
berbeda sama sekali. Dalam ASTM : Free moisture adalah
istilah yang dipergunakan untuk menggambarkan moisture
yang terdapat pada permukaan partikel batubara pada kondisi
tertentu yang dalam ISO, BS dan AS dipergunakan istilah
surface moisture.
Residual moisture adalah jumlah persen moisture yang
terkandung pada contoh batubara yang sebelumnya telah
dikeringkan (air dried), baik itu contoh yang telah dihaluskan
sampai ukuran partikel 212/250 micron (untuk general
analysis), maupun contoh yang telah digiling sampai ukuran
yang lebih kasar, seperti 0.250, 0.850, 2.36, dan 3.00 mm.
Hasil analisis free moisture dan residual moisture
kemudian dihitung untuk mendapatkan total moisturenya
dengan rumus
TM = FM + RM (1-FM/100) .......................(7.1)
Dimana:
TM = Total Moisture
FM = Free Moisture
RM = Residual Moisture
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
b. Kadar Abu (Ash Content)
Analisa kadar abu batubara adalah proses dimana tujuan
akhirnya ingin mendapatkan kadar abu dalam batubara dan ini
berbeda dengan kadar air kadar abu batubara ini mencerminkan
kadar abu pada asal batubara itu di ambil meski mengalami
proses preparasi yang sama dengan analisa kadar air.
Cara mengujinya yaitu dengan menyiapkan sejumlah
sampel dengan berat tertentu sampel batubara kemudian
dipanaskan secara bertahap sampai mencapai temperature
8150C dalam
waktu tertentu
sampai didapat
berat yang konstan.
Kadar abu dapat di
hitung dari berat
residu setelah
pemanasan .
Gambar 7.6
Sketsa Automatik Proximate
c. Volatile Matter
Volatile matters adalah kandungan batubara yang
terbebaskan pada temperatur tinggi tanpa keberadaan oksigen
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
(misalnya CxHy,
H2, SOx, dan
sebagainya). Cara mengujinya yaitu dengan menyiapkan
sejumlah sampel dengan berat tertentu, sampel dipijarkan pada
suhu 900-950°C tanpa kontak dengan udara dalam waktu
tertentu. Zat terbang dihitung dari komponen yang hilang
dikurangi kadar airnya.
Gambar 7.7
Sketsa Volatile Matter Analyzer
d. Fixed Carbon
Fixed carbon ialah kadar karbon tetap yang terdapat
dalam batubara setelah volatile matters dipisahkan dari batubara.
Kadar fixed carbon ini berbeda dengan kadar karbon (C) hasil
analisis ultimate karena sebagian karbon berikatan membentuk
senyawa hidrokarbon volatile. Nilai FC tidak didapat melalui
analisis tetapi melalui perhitungan berikut ini
e. Total Sulfur
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Total
sulfur adalah
banyaknya kandungan sulfur dalam batubara, baik itu sulfur
organik atau sulfur an-organik. Sulfur atau belerang dalam
batubara dapat dijumpai dalam wujud mineral pirit,
kalsium sulfat, atau belerang organik. Pada saat
pembakaran berubah menjadi SO2.
Sejumlah contoh batubara dipanaskan diatas tungku
pada suhu 1350°C dan dialirkan gas O2 dengan kederasan 1
liter/menit membentuk gas SO2 yang ditampung pada bejana
yang berisikan hidrogen peroksida membentuk asam sulfat,
asam sulfat dititar dengan natrium tetraborat dengan Double
indikator methylene red ditambah methylene blue dari warna
ungu berubah menjadi kehijauan.
Gambar 7.8
Sketsa Alat Uji Kadar Sulfur
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Analisa proximate ini berguna untuk menentukan rank
batubara, rasio pembakaran (fuel ratio) dan dapat digunakan untuk
mengkonversi basis analisa untuk parameter uji. Masing- masing
parameter dalam proximate memiliki prosedur tersendiri dalam
pengujiannya.
(Anonim, 2014)
Pada dasarnya air yang terdapat dalam suatu batubara maupun
yang terurai dari batubara apabila dipanaskan hingga suhu tertentu,
terbagi dalam bentuk-bentuk yang menggambarkan ikatan serta asal
muasal air tersebut dalam batubara.
Ada dua bentuk wujud moisture pada batubara yakni air yang
terdapat di dalam batubara dalam wujud H2O dan air hasil penguraian
zat organik yang ada dalam batubara tersebut. Air yang terdapat dalam
batubara dapat dibagi dalam tiga bentuk, yaitu:
1. Inherent moisture
Inherent moisture adalah air yang secara fisik terikat
dalam rongga-rongga kapiler serta pori-pori batubara yang relatif
kecil, serta mempunyai tekanan uap air yang lebih kecil jika
dibandingkan dengan tekanan uap air yang terdapat di
permukaan batubara. Inherent moisture disebut juga bed
moisture atau in-situ moisture adalah moisture yang terkandung
dalam batubara (molekul batubara) di lapisan bawah tanah.
Kondisi tersebut yaitu kelembaban relatif 96-97% dan suhu 30oC.
Oleh karena adanya perbedaan kondisi tersebut, maka
perbedaan antara hasil analisis dengan inherent moisture yang
sebenarnya selalu ada, terutama pada lower rank coal (batubara
derajat rendah) yang kandungan moisturenya tinggi.
2. Adherent moisture
Adherent moisture adalah air yang terdapat di permukaan
batubara atau di dalam pori-pori batubara yang relatif besar. Air
dalam bentuk ini mudah menguap pada suhu ruang.
3. Air Kristal
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Air kristal adalah air yang terikat secara kimiawi di dalam
batubara. Bentuk ini akan menguap pada suhu yang sangat tinggi.
Karena air ini terikat pada mineral-mineral yang terkandung dalam
batubara, maka suhunya pun akan tergantung pada jenis mineral
tersebut. Penguapan pada umumnya terjadi pada 450° C.
Beberapa negara menetapkan standar-standar yang berbeda pula
tergantung konsesinya masing-masing.
Moisture pada batubara bukanlah seluruh air yang terdapat
dalam pori-pori batubara baik yang besar maupun kecil yang terbentuk
dari penguraian batubara selama pemanasan. Moisture dari batubara
ialah air yang menguap dari batubara apabila dipanaskan sampai suhu
105° – 110° C. Moisture terdiri dari satu senyawa kimia tunggal,
wujudnya dapat berbentuk air dalam batubara, berbentuk senyawa
teradsorpsi dan sebagai senyawa yang terikat secara kimia. Sebagian
dari moisture merupakan komponen dari zat mineral dan tidak terikat
pada batubara.
Berdasarkan pengertian tersebut, serta melihat kembali kepada
bentuk-bentuk air yang terdapat dalam batubara, maka hanya air dalam
bentuk inherent moisture dan adherent moisture sajalah yang dapat
dikategorikan sebagai moisture batubara, sedangkan dua bentuk
lainnya yaitu air kristal mineral dan air hasil penguraian zat organik
karena oksidasi tidak termasuk air batubara.
Pada dasarnya air yang terdapat di dalam batubara maupun
yang dari batubara jika dipanaskan sampai kondisi tertentu terbagi ke
dalam bentuk-bentuk yang menggambarkan ikatan serta asal mula air
tersebut di dalam batubara. Ada dua bentuk atau wujud moisture pada
batubara yaitu air yang terdapat langsung di dalam batubara serta air
hasil penguraian zat organik karena adanya oksidasi terhadap batubara
tersebut.
Banyaknya jumlah inherent moisture di dalam suatu batubara
dapat digunakan sebagai tolak ukur tinggi rendahnya rank batubara
tersebut. Jika semakin tinggi nilai inherent moisture yang terkandung
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
dalam suatu batubara maka semakin rendah pula tingkat rank batubara
tersebut. Istilah lalin yang terdapat di permukaan batubara di dalam
pori-pori batubara yang relatif besar disebut dengan adherent moisture.
Air dalam bentuk ini mudah menguap dalam suhu ruang.
Adherent moisture adalah moisture yang dianggap terdapat pada
permukaan suatu batubara dan pori-pori batubara yang terlihat besar.
Surface moisture adalah istilah yang digunakan oleh International
Standard Organization (ISO), British Standard (BS), dan Australian
Standard (AS). Sedangkan ASTM atau American Society for Testing
Materials menggunakan istilah free moisture. Nilai adherent moisture
diperoleh dari pengurangan nilai total moisture oleh nilai inherent
moisture (adherent moisture = total moisture – inherent moisture).
Keberadaan adherent moisture pada batubara dapat terjadi
dalam beberapa situasi, antara lain:
1. Bercampurnya air tanah dengan batubara pada saat penambangan
maupun pada kondisi asalnya ketika masih di dalam tanah.
2. Air hujan yang membasuhi tumpukan batubara di stockpile.
3. Sisa-sisa air yang tertinggal pada permukaan batubara setelah
proses pencucian.
4. Air yang disemprotkan pad stockpile batubara yang bertujuan untuk
mengurangi debu batubara tersebut.
Kandungan air yang terdapat dalam batubara secara umum ada
dua, yaitu air permukaan (free moisture) dan kandungan air bawaan
(inherent moisture).
Kandungan air permukaan terdapat dalam permukaan dan
retakan-retakan batubara. Kandungan air bawaan ini penting untuk
diketahui, karena dapat digunakan untuk mengidentifikasi peringkat
batubara. Makin tinggi kandungan air bawaan dalam batubara, maka
makin rendah peringkat batubara tersebut. Biasanya analisa ini untuk
mengetahui jumlah air bawaan yang terkandung dalam batubara
setelah dikering–anginkan dalam kondisi laboratorium.
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
..................................(7.1)
Keterangan :
M3 = massa cawan, tutup cawan dan contoh setelah pemanasan (g)
M2 = massa cawan, tutup cawan dan contoh sebelum pemanasan
(g)
M1 = massa contoh (g)
M ad = moisture dalam contoh yang telah dikeringkan (air-dried) (%)
Perhitungan :
............................(7.2)
Keterangan :
W1 = massa cawan, tutup cawan dan contoh sebelum pemanasan (g)
W2 = massa cawan, tutup cawan dan contoh setelah pemanasan (g)
Analisis proksimate batubara bertujuan untuk menentukan
kadar moisture (air dalam batubara). Kadar moisture ini mencakup pula
nilai free moisture serta total moisture, ash (debu), volatile matter (zat
terbang), dan fixed carbon (karbon tertambat). Metode ini biasa
digunaakan untuk menetapkan rank batubara, untuk menunjukkan rasio
combustion ke incombustion, sebagai dasar pembelian dan penjualan,
dan untuk evaluasi keuntungan ataupun untuk tujuan lain. Dalam
pengujian kualitas batubara, analisis batubara didasarkan pada
keadaan as received (ar), air dried base (adb), dry base (db), dry ash-
free (daf) dan dry mineral matter-free (dmmf).
Adapun parameter-parameter yang terukur dalam analisis
proksimat antara lain:
1. Lengas (moisture)
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Bentuk air dalam batubara dapat dibedakan menjadi lengas
permukaan (free/surface moisture), lengas tertambat (inherent
moisture) dan lengas total (total moisture).
a. Lengas Permukaan
Lengas ini berada pada pernukaan partikel batubara
akibat pengaruh dari luar seperti cuaca/iklim (hujan),
penyemprotan di stockpile pada saat penambangan atau
transportasi tergantung dari kondisi penambangan serta
keadaan udara pada saat penyimpanan dan dapat hilang
dengan penguapan, misalnya air drying. Lengas ini tidak
tergantung pada tipe batubara namun dipengaruhi ukuran
partikel, karena kadar lengas meningkat dengan makin
besarnya luas permukaan luar batubara. Air yang ditambahkan
melalui penyemprotan untuk menekan debu dan mengurangi
abu juga termasuk sebagai lengan permukaan. Lengas bebas
biasanya akan terlepas ke udara apabila batubara dibiarkan di
dalam ruang pada suhu kamar sampai menjadi kesetimbangan
dengan kondisi udara di sekitarnya.
b. Lengas tertambat
Lengas ini adalah lengas yang terikat secara
kimiawi dan fisika di dalam batubara pada saat
pembentukan batubara. Lengas ini hanya berpengaruhnya
pada pengangkutan, penanganan, penggerusan, maupun
pada pembakaran pembakaran batubara. Pada umumnya
kadar lengas terikat semakin tinggi dengan semakin
rendahnya peringkat (rank) batubara.
c. Lengas total
Lengas ini adalah banyaknya air yang terkandung
dalam batubara seusai dengan kondisi diterima, baik
yang terikat secara kimiawi maupun akibat pengaruh
kondisi luar seperti iklim, ukuran butiran, maupun proses
penambangannya.
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
2. Abu (ash)
Komposisi batubara bersifat heterogen, terdiri dari
unsur-unsur organik dan senyawa anorganik yang
merupakan hasil rombakan batuan batuan yang ada di
sekitarnya, bercampur selama proses transportasi, sedimentasi
dan proses pembatubaraan. Abu hasil dari pembakaran
batubara ini yang dikenal sebagai ash content. Abu
merupakan kandungan residu non-combustible yang
umumnya terdiri dari senyawa-senyawa silika oksida (SiO2),
kalsium oksida (CaO), karbonat dan mineral-mineral lainnya.
Bahan sisa dalam bentuk padatan ini antara lain senyawa
SiO2, TiO3, Al2O3, Mn3O4, CaO, Fe2O3, MgO, K2O, Na2O,
P2O, SO3, dan oksida unsur lain.
Kadar abu batubara secara sederhana didefinisikan
sebagai residu anorganik yang terjadi setelah batubara
dibakar sempurna. Kadar abu dalam batubara berpengaruh
terhadap nilai kalorinya, makin tinggi kadar abu maka nilai
kalornya berkurang. Terjadinya abu dalam batubara dapat
sebagai inherent mineral matter atau extraneous mineral
matter.
a. Inherent mineral matter
Mineral ini berhubungan dengan tumbuhan asal
pembentukan batubara itu sendiri, mineral matter ini
tidak dapat dihilangkan atau dicuci dari batubara.
b. Extraneous mineral matter
Berasal dari tanah penutup atau lapisan-lapisan yang
terdapat di antara lapisan batubara, biasanya terdiri dari slate
(batusabak), sandstone (batupasir), clay (lempung), atau
limestone (batugamping). Mineral matter ini dapat dikurangi
pada saat pencuciam batubara setelah proses crushing.
Mineral matter atau abu dalam batubara yang terutama
terdiri dari senyawa senyawa Si, Al, Fe dan Se sedikit Ti, Mn, Mg,
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
Na, K dalam bentuk silikat oksida, sulfide, sulfat dan fosfat,
sedangkan unsur seperti As, Cu, Pb, Ni, Zn dan uranium sangat
terdapat sedikit sekali yang disebut trace element, makin banyak
mineral yang terdapat di dalam suatu batubara maka kadar abunya
juga semakin tinggi.
Kebanyakan pengujian yang dilakukan pada batubara
bersifat empiris. Hasil yang diperoleh tidak secara absolut
mengukur sifat–sifat intrinsik dari batubara tersebut, tetap dengan
melakukan perbandingan terhadap batubara–batubara tertentu
yang memiliki peringkat, jenis dan sifat analisa yang mirip atau
berdekatan. Adapun analisa-analisa lainnya yang dapat
digolongkan analisa proximate antara lain sebagai berikut:
a. Ash fusion temperature (AFT) adalah analisis yang dapat
menggambarkan sifat pelelehan abu batubara yang diukur
dengan mengamati perubahan bentuk contoh abu yang telah
dicetak berupa kerucut, selama pemanasan bertahap.Analisis
biasanya dilakukan dengan dua kondisi pemanasan, yaitu
kondisi oksidasi dan kondisi agak reduksi. Pada kondisi reduksi,
pemanasan dilakukan dalam tabung pembakaran yang dialiri
oleh campuran 50% gas hidrogen dan 50% gas karbondioksida,
sedangkan pada kondisi oksidasi pemanasan dilakukan dalam
tabung pembakaran yang dialiri oleh 100% gas karbondioksida.
b. Hardgrove grindbility index (HGI) adalah indeks yang
menggambarkan tingkat kemudahgerusan batubara oleh alat
penggerus (pulverizer) di lapangan, yang proses pembakaran
batubaranya menggunakan partikel batubara halus (75 micron)
yang biasa disebut dengan pulverized fuel (pf).
c. Abrasion index adalah indeks yang menunjukkan daya abrasi
(kikis) batubara terhadap bagian dari alat yang dipergunakan
untuk menggerus batubara tersebut (pulverizer) sebelum
dipergunakan sebagai bahan bakar. Semakin tinggi nilai abrasive
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
index suatu batubara semakin tinggi pula biaya pemeliharaan
alat penggerus batubara tersebut.
d. Trace Element adalah analisis ini dilakukan untuk mengetahui
komposisi unsur dalam batubara yang dianggap berbahaya
terhadap lingkungan. Jumlahnya kecil, misalnya merkuri, arsen,
selenium, fluorine, cadmium dsb.
e. Crucible swelling number (CSN) adalah salah satu tes untuk
mengamati caking properties batubara, yang paling sederhana
dan mudah dilakukan. Caking adalah sifat yang menggambarkan
kemampuan batubara membentuk gumpalan yang mengembang
selama proses pemanasan.
f. Gray-King coke type adalah analisis untuk mengamati coking
coal. Coking adalah sifat yang berhubungan dengan perilaku
batubara selama proses carbonisation (proses pembuatan coke
secara komersial) serta sifat coke yang dihasilkannya. Tes ini
dilakukan pada tingkat pemanasan yang lambat yang lebih mirip
dengan tingkat pemanasan pada coke oven.
g. Roga index adalah indeks yang didapat dari salah satu tes
caking yang disebut roga test. Tes ini untuk mengukur caking
power. Indeks ini dipergunakan dalam klasifikasi batubara
internasional sebagai alternatif dari crusible swelling number.
h. Calorivic value adalah jumlah panas yang dihasilkan oleh
pembakaran contoh batubara di laboratorium. Pembakaran
dilakukan pada kondisi standar, yaitu pada volume tetap dan
dalam ruangan yang berisi gas oksigen dengan tekanan 25 atm.
Selama proses pembakaran yang sebenarnya pada ketel, nilai
calorivic value ini tidak pernah tercapai karena beberapa
komponen batubara, terutama air, menguap dan menghilang
bersama-sama dengan panas penguapannya. Maksimum kalori
yang dapat dicapai selama proses ini adalah nilai net calorivic
value. Calorivic value dikenal juga dengan specific energy dan
satuannya adalah kcal/kg atau cal/g, MJ/kg,Btu/lb.
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
i. Relative density adalah perbandingan berat contoh batubara
(+ 2 gram) yang telah dihaluskan (-212 micron), dengan berat air
yang dipindahkan oleh contoh batubara tersebut dari pycnometer
yang dipergunakan untuk pengujian pada suhu 30 + 0.1oC.
Relative density suatu batubara tergantung dari rank dan
kandungan mineralnya. Relative density dengan kandungan ash
suatu batubara, dari rank dan jenis yang sama, mempunyai
korelasi yang baik sehingga dapat dipergunakan sebagai alat
untuk memperkirakan kandungan ash suatu batubara dari
relative densitynya.
Hal ini sangat jelas pada analisa proximate, HGI, abrasion
index, dan ash fusion temperature. Nilai absolut diperoleh dari hasil
analisa ultimate dan nilai kalori. Hasil analisa dari pengujian
parameter tersebut biasanya dilaporkan dalam basis dry ash free
(daf), dan pada basis ini hasil tersebut tergantung dari validitas nilai
kadar air dan abu yang dilaporkan.
Berdasarkan pada analisa proksimat, terdapat beberapa
perbedaan antara metode International Organization for
Standardization (ISO) dengan American Society for Testing and
Materials (ASTM). Perbedaan tersebut meliputi :
1. Moisture in the analysis sample
a. Moisture in the analysis sample berdasarkan metode ASTM
adalah :
1) Selama analisa, contoh dikeringkan di dalam oven pada
suhu 107 °C selama satu jam.
2) Pengeringan contoh analisa dasar (general analysis
sample) sampai berat konstan selama preparasi contoh.
Dengan catatan pada preparasi contoh bahwa untuk lignit
perlu diperjelas antara penentuan berat konstan dan
invalidasi dari hasil analisa dari parameter lainnya yang
dapat terpengaruh dengan membiarkan contoh dengan
suhu yang meningkat pada waktu tertentu. Suhu dan
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
waktu maksimum yang diperbolehkan adalah 40 °C
selama maksimum 14 jam.
3) Contoh dikeringkan dalam udara.
b. Moisture in the analysis sample berdasarkan metode ISO
adalah :
1) Selama preparasi contoh, contoh analisa dasar hanya
dikeringkan sampai contoh tersebut dialirkan melalui
peralatan penggerus dan pembagi. Waktu pengeringan
maksimum yang direkomendasikan adalah 6 jam pada 30
°C atau 4 jam pada 40 °C.
2) Selama analisa, contoh dikeringkan dalam oven pada
suhu 105 °C sampai berat konstan. Untuk batubara
Indonesia dapat tercapai dalam 3 jam.
3) Batubara dikeringkan dalam nitrogen bebas oksigen dan
dalam minimum free space oven untuk mengurangi
kemungkinan batubara teroksidasi.
2. Ash in the analysis sample
a. Ash in the analysis sample berdasarkan metode ASTM
adalah :
1) Kadar abu (ash) ditentukan pada suhu 750 °C.
2) Jika contoh mengandung mineral-mineral pirit dan
karbonat dalam kadar yang signifikan, sulit untuk dapat
diperoleh nilai reprodusibilitas antar laboratorium yang
memuaskan, kecuali furnace dipanaskan pada kenaikan
suhu yang tertentu. Jika prosedur tersebut digunakan dan
masih belum dapat memperoleh nilai duplikasi yang baik,
maka hasil analisa abu dapat dilaporkan dalam basis
sulfur free basis. Pada batubara Indonesia dikarenakan
kebanyakan memiliki pH yang rendah, maka kadar
mineral karbonatnya sangat kecil atau tidak ada.
Kelompok V
PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
3) Tidak ada penentuan rate kenaikan suhu pada furnace
sampai mencapai suhu yang dibutuhkan untuk
kebanyakan jenis batubara.
b. Ash in the analysis sample berdasarkan metode ISO adalah :
1) Kadar abu (ash) ditentukan pada suhu 815 °C.
2) Furnace harus mencapai suhu 500 °C dlam waktu 45
menit dari keadaan suhu kamar, dan mencapai suhu
815 °C dalam waktu 45 menit.
3. Volatile Matter in the analysis sample
a. Volatile matter in the analysis sampel berdasarkan metode
ASTM adalah :
1) Batubara dipanaskan dalam cawan platina pada suhu
950 °C selama 6 menit.
2) Metode juga membahas mengenai penanganan sparkling
coal dimana terjadi kehilangan material batubara secara
fisik dari contoh, yang disebabkan oleh moisture yang
terlepas secara mendadak jika contoh langsung
dipanaskan pada suhu 950 °C. Metodenya adalah dengan
memanaskan batubara secara bertahap pada suhu 600
°C selama 6 menit, kemudian pada suhu 950 °C selama 6
menit.
3) Tidak diterangkan mengenai udara di dalam furnace
selama pengujian.
b. Volatile matter in the analysis sampel berdasarkan metode
ISO adalah :
1) Batubara dipanaskan pada suhu 900 °C selama 7 menit.
2) Pengujian menggunakan furnace dengan pintu tertutup
rapat sehingga udara tidak dapat mengalir ke dalam
furnace selama pengujian.
Kelompok V