BAB III METODE PENELITIAN
III.5 Prosedur Penelitian
Batubara dibersihkan dari debu dan partikel-partikel lain dengan menempatkan 150 gram batubara kedalam beaker glass berisi 100 ml air
selanjutnya diaduk pada suhu kamar dalam jangka waktu 3 jam, lumpur
disaring menggunakan kertas saring/kain saring untuk memisahkan serbuk
basah dengan menyiram air berulang-ulang sampai bersih.
Batubara yang sudah bersih kemudian di keringkan dalam oven pada suhu 105 0C selama 1 jam.
2. Pelaksanaan
Timbang 100 gram batubara yag telah kering
Proses selanjutnya dilarutkan dengan pelarut (asam asetat dan etanol dengan perbandingan 1 : 1) dengan konsentrasi sesuai dengan variabel
(14,5 %, 12,5%, 10,5 %, 8,5 %, 6,5 %) dengan volume larutan 100 ml
dengan waktu perendaman sesuai dengan variabel yaitu selama (6, 24, 48,
72, 96) jam.
Kemudian disaring menggunakan kertas saring/kain saring setelah itu dikeringkan dalam oven pada suhu 105 0C selama 1 jam.
Kemudian dilakukan analisa nilai kalor, kadar abu, kadar air lembab, kadar zat terbang, dan kadar karbon.
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
3. Analisa
Analisa nilai kalordengan menggunakan alat Bomb Calorimeter.
Analisis kadar air lembab (Total Moisture) dari batubara kering udara sesuai dengan prosedur Standar Nasional Indonesia (SNI) 13-3477-1994.
Sampel (10 gr) dimasukkan kedalam tabung reaksi kemudian
dipanaskan dalam furnace pada suhu 105 – 110 0C selama 1 jam. Kemudian didinginkan setelah dingin sampel ditimbang untuk menghitung
kadar total moisturenya.
TM (%) = m2 – m3 x 100 %
m2 – m1
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel
m3 = berat cawan atau gelas + sampel setelah pemanasan
Analisis kadar zat terbang (Volatile Matter) batubara sesuai dengan prosedur Standar Nasional Indonesa (SNI) 13-3999-1995.
Sampel dari analisa TM dimasukkan kedalam tabung reaksi
kemudian dipanaskan dalam furnace pada suhu 600 0C selama 1 jam. Kemudian didinginkan setelah dingin sampel ditimbang untuk menghitung
kadar volatile matternya.
VM (%) = m2 – m3 x 100 % - TM (%)
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel
m3 = berat cawan atau gelas + sampel setelah pemanasan
Analisis kadar abu (Ash) batubara sesuai dengan prosedur Standar Nasional Indonesia (SNI) 13-3999-1995.
Sampel dari analisa VM dimasukkan kedalam cawan kemudian
dipanaskan dalam furnace mulai suhu dari rendah 250 0C selama 30 menit kemudian suhu 250 – 500 0C selama 30 menit dan 500 0C selama 60 menit sampai menjadi abu. Kemudian didinginkan setelah dingin sampel
ditimbang untuk menghitung kadar ashnya.
Ash (%) = m3 – m1 x 100 %
m2 – m1
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel
m3 = berat cawan atau gelas + abu
Analisis kadar karbon tertambat (Fixed Carbon) batubara sesuai dengan prosedur Standar Nasional Indonesia (SNI) 13-3998-1995.
Kadar karbon tertambat pada batubara tidak dilakukan dengan
analisis. Untuk mengetahui kadarnya cukup dengan perhitungan namun
memerlukan data analisis lainnya seperti kadar kelembaban, kadar zat
terbang, dan kadar abu.
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
III.6 Diagram Alir
Batubara jenis lignit 150 gr Pencucian dengan 100 ml air diaduk selama 3 jam Endapan dikeringkan pada suhu 105 0C selama 1 jam Batubara kering 100 gr
Perendaman dengan campuran larutan as.asetat + etanol dengan konsentrasi (14,5% ;12,5% ;10,5% ;8,5% ;6,5%) selama (6 jam; 12 jam; 18 jam; 24 jam; 32 jam)
Endapan dikeringkan pada suhu 105 0C selama 1 jam Analisa Kadar karbon Kadar abu Kadar zat terbang Kadar kelembaban Nilai kalor
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil penelitian
Dalam hasil analisa awal batubara kualitas rendah diketahui :
- Kadar Total Moisture (TM) = 20,452 %
- Kadar Ash = 10,764 %
- Kadar Fixed Carbon (FC) = 31,47 %
Dengan menggunakan acuan prosedur Standar Nasional Indonesia (SNI)
13-3477-1994, 13-3999-1995, 13-3999-1995, dan 13-3998-1995 yang
dilakukan di laboratorium operasi teknik kimia, FTI “UPN VETERAN”
JATIM.
- Nilai Kalor = 5831 kal/g
(Balai Penelitian dan Konsultasi Industri, BPKI Surabaya-Jawa
Timur)
Dari hasil penelitian yang di lakukan dengan dua jenis pelarut yang
dicampurkan di dapatkan kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash, Fixed
Carbon, dan Nilai Kalor pada berbagai konsentrasi pelarut dan waktu
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Tabel IV.1. Kadar Total Moisture (TM) hasil penelitian dengan variasi waktu dan variasi konsentrasi pelarut
G
Tabel IV.2. Kadar Volatille Matter (VM) hasil penelitian dengan variasi waktu dan variasi konsentrasi pelarut
R
Perbandingan konsentrasi pelarut
6.50% 8.50% 10.50% 12.50% 14.50%
waktu perendaman
(jam)
Kadar total moisture batubara (%)
6 18.002 16.166 20.32 16.075 10.22
24 17.426 16.084 20.35 15.758 8.197
48 16.202 14.996 14.089 9.86 7.893
72 16.382 15.431 16.593 10.703 9.817
96 16.742 15.866 19.098 12.388 9.007
Perbandingan konsentrasi pelarut
6.50% 8.50% 10.50% 12.50% 14.50%
waktu perendaman
(jam)
Kadar volatille matter batubara (%)
6 40.398 37.308 40.467 48.365 39.506
24 37.757 37.117 39.474 46.421 41.524
48 37.417 36.879 39.101 45.692 34.753
72 38.307 37.086 42.445 50.309 35.47
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Tabel IV.3. Kadar Ash hasil penelitian dengan variasi waktu dan variasi konsentrasi pelarut
Tabel IV.4. Kadar Fixed Carbon (FC) hasil penelitian dengan variasi waktu dan variasi konsentrasi pelarut
Perbandingan konsentrasi pelarut
6.50% 8.50% 10.50% 12.50% 14.50%
waktu perendaman
(jam)
Kadar Fixed carbon batubara (%)
6 33.241 39.042 36.547 40.327 41.502
24 36.33 39.259 36.604 39.252 41.948
48 37.237 39.565 36.754 36.386 42.692
72 36.63 39.493 37.057 33.521 42.094
96 36.857 39.308 37.56 32.088 41.663
Perbandingan konsentrasi pelarut
6.50% 8.50% 10.50% 12.50% 14.50%
waktu perendaman
(jam)
Kadar ash batubara (%)
6 8.359 7.484 5.288 7.67 3.681
24 8.451 7.54 6.13 6.824 3.572
48 8.604 7.69 6.242 5.414 3.532
72 8.681 7.99 6.353 5.679 3.895
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Tabel IV.5. Nilai Kalor hasil penelitian dengan variasi waktu dan variasi konsentrasi pelarut
Grafik IV.1. Hubungan antara kadar Total Moisture (TM) dengan variasi waktu perendaman (jam)
Dari grafik 4.1 dapat di lihat bahwa kadar total moisture yang di
hasilkan di pengaruhi oleh waktu perendaman. Semakin lama waktu Perbandingan konsentrasi pelarut
6.50% 8.50% 10.50% 12.50% 14.50%
waktu perendaman
(jam)
Nilai kalor batubara (kal/kg)
6 6374 6546.1 6718.2 6682.1 6691.7
24 6420.5 6569.7 6718.9 6702.5 6721.9
48 6482.6 6601.6 6720.5 6719.3 6825.6
72 6513.7 6618.7 6723.7 6722.8 6772.5
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Hal ini di karenakan air yang terikat di dalam rongga-rongga kapiler serta
pori-pori batubara semaikin lama semakin besar dan semakin mudah
menguap sehingga kadar Total Moisture yang dihasilkan rendah. Waktu
perendaman maksimum adalah 48 jam.
Grafik IV.2. Hubungan antara kadar Total Moisture (TM) dengan variasi konsentrasi pelarut (%)
Dari grafik 4.2 dapat di lihat bahwa kadar total moisture yang di
hasilkan di pengaruhi oleh konsentrasi pelarut. Semakin tinggi konsentrasi
pelarut, maka kadar total moisture yang di hasilkan cenderung turun. Hal ini
terjadi karena semakin tinggi konsentrasi pelarut maka uap air yang
terkandung dalam batubara akan menguap dan pelarut (asam asetat dan
etanol) menyerap ke dalam pori-pori batubara, sehingga menyebabkan
kelembapan atau kadar H2O dalam batubara tersebut turun. Konsentrasi maksimum yang di peroleh adalah 14,5%.
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.3. Hubungan antara kadar Volatille Matter (VM) dengan variasi waktu perendaman (jam)
Dari grafik 4.3 dapat di lihat bahwa kadar volatile matter yang di
hasilkan di pengaruhi oleh waktu perendaman. Semakin lama waktu
perendaman, maka kadar volatile matter yang di hasilkan cenderung naik.
Hal ini disebabkan karena gugus hidrokarbon dengan rantai alifatik atau
rantai lurus sehingga menyebabkan gas hidrokarbon yang terkandung dalam
batubara cenderung naik apabila waktu perendaman yang digunakan
semakin lama. Tetapi semakin tinggi peringkat batubara akan semakin
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.4. Hubungan antara kadar Volatille Matter (VM) dengan variasi konsentrasi pelarut
Dari grafik 4.4 dapat di lihat bahwa kadar volatile matter yang di
hasilkan di pengaruhi oleh konsentrasi pelarut. Semakin tinggi konsentrasi
pelarut, maka kadar volatile matter yang di hasilkan cenderung naik. Hal ini
disebabkan karena pori-pori dalam batubara terisi oleh partikel-partikel yang
ada pada pelarut sehingga akan terjadi oksidasi yang menyebabkan semakin
tinggi nilai volatile matter yang ada pada batubara. Tetapi semakin tinggi
peringkat batubara akan semakin rendah kadar zat terbangnya. Konsentrasi
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.5. Hubungan antara kadar Ash dengan variasi waktu perendaman (jam)
Dari grafik 4.5 dapat di lihat bahwa kadar ash yang di hasilkan di
pengaruhi oleh waktu perendaman. Semakin lama waktu perendaman, maka
kadar ash yang di hasilkan cenderung naik. Namun demikian pada saat
waktu perendaman 48 jam kadar ash di hasilkan cenderung menurun karena
semakin lama perendaman akan berakibat semakin banyak mineral matter
seperti karbon, belerang, oksigen, air, dll yang menguap ehingga nilai kalor
dari batubara sendiri akan naik. Waktu perendaman maksimum adalah 48
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.6. Hubungan antara kadar Ash dengan variasi konsentrasi pelarut
Dari grafik 4.6 dapat di lihat bahwa kadar ash yang di hasilkan di
pengaruhi oleh konsentrasi pelarut. Semakin tinggi konsentrasi pelarut,
maka kadar ash yang di hasilkan cenderung turun. Hal ini di karenakan
pelarut dapat mengadsorp secara maksimal partikel-partikel (mineral matter)
yang ada pada batubara. Konsentrasi maksimum yang di peroleh adalah
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.7. Hubungan antara kadar Fixed Carbon (FC) dengan variasi waktu perendaman (jam)
Dari grafik 4.7 dapat di lihat bahwa kadar fixed carbon yang di
hasilkan di pengaruhi oleh waktu perendaman. Semakin lama waktu
perendaman, maka kadar fixed carbon yang di hasilkan cenderung naik. Hal
ini dikarenakan senyawa hidrokarbon yang ada batubara akan terurai
menjadi lebih sederhana dengan semakin lama waktu perendamannya.
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.8. Hubungan antara kadar Fixed Carbon (FC) dengan variasi konsentrasi pelarut
Dari grafik 4.8 dapat di lihat bahwa kadar fixed carbon yang di
hasilkan di pengaruhi oleh konsentrasi pelarut. Semakin tinggi konsentrasi
pelarut, maka kadar fixed carbon yang di hasilkan cenderung naik. Hal ini di
sebabkan karena dengan semakin tinngi konsentrasi pelarut akan semakin
besar pula hidrokarbon yang ada pada pada batubara bereaksi dengan
senyawa yang ada pada pelarut. Konsentrasi maksimum yang di peroleh
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.9. Hubungan antara Nilai kalor dengan variasi waktu perendaman (jam)
Dari grafik 4.9 dapat di lihat bahwa nilai kalor yang di hasilkan di
pengaruhi oleh waktu perendaman. Semakin lama waktu perendaman, maka
nilai kalor yang di hasilkan cenderung naik. Hal ini disebabkan karena kadar
moisture dan kadar abu semakin rendah dengan waktu perendaman semaikin
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
Grafik IV.10. Hubungan antara Nilai kalor dengan variasi konsentrasi pelarut
Dari grafik 4.10 dapat di lihat bahwa nilai kalor yang di hasilkan di
pengaruhi oleh konsentrasi pelarut. Semakin tinggi konsentrasi pelarut,
maka nilai kalor yang di hasilkan cenderung naik. Hal ini disebabkan karena
kadar moisture dan kadar abu semakin rendah dengan konsentrasi pelarut
semakin tinggi.
Dilihat dari grafik apabila konsentrasi pelarut ditingkatkan maka nilai kalor
yang dihasilkan juga tinggi. Akan tetapi dilihat dari segi nilai ekonomisnya
pada konsentrasi pelarut 14,5 % didapatkan nilai kalor sebesar 6825,6 kal/kg
sedangkan menurut SNI 1998 nilai kalor batubara keras (Hard Coal) sebesar
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat di simpulkan bahwa kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash, Fixed Carbon, dan Nilai Kalor dipengaruhi oleh
konsentrasi pelarut dan waktu perendaman, di mana hasil terbaik yang di
peroleh pada kondisi :
o Waktu perendaman : 48 jam
o Konsentrasi pelarut : 14,5 %
Analisa kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash, dan Fixed Carbon dilakukan di laboraturium Operasi Teknik Kimia, FTI UPN “VETERAN”
JATIM dan analisa Nilai Kalor (kondisi terbaik) yang di peroleh dari uji
Laboratorium Pengujian dan Kalibrasi Baristand “Badan Penelitian dan pengembangan Industri balai riset dan pengembangan Industri” Surabaya adalah 6825,6 kal/kg dengan menggunakan acuan metode
calorimeter.
V.2 Saran
Sebaiknya dalam melakukan analisa kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash, dan Fixed Carbon dilakukan secara berurutan dan
bersambung agar diperoleh kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash,
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
udara yang akan masuk dalam tabung reaksi yang dapat mempengaruhi
nilai kadar tersebut.
Untuk mendapatkan kadar Total Moisture, Volatille Matter, Ash, Fixed Carbon, dan Nilai Kalor yang maksimal sebaiknya bahan bahan yang di
gunakan dihaluskan sedemikian rupa untuk memperluas kontak antara
pelarut dan mineral matter yang terkandung pada batubara yang
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi
DAFTAR PUSTAKA
Bayuseno , A.P.2009. PengaruhSifat Fisik danStruktur Mineral Batu
Bara Lokal terhadap Sifat Pembakaran. Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro. http://bosstambang.com/Batubara/cara-terbentuknya.html http://idhamds.wordpress.com/2008/09/15/analisis-batubara/ http://id.wikipedia.org/wiki/Batu_bara http://id.wikipedia.org/wiki/Etanol - cite_note-11 http://id.wikipedia.org/wiki/Sumber_daya_alam http://ilmubatubara.wordpress.com/batubara-sebagai-sedimen-organik/ http://putrago.blog.akprind.ac.id/Pengertian-sumberdaya-dan-cadangan-batubara/ http://semarangantenan.blogspot.com/2008/06/batubara-energi-alternatif-pengganti.html http://smart-pustaka.blogspot.com/2011/02/batubara.html http://www.alpensteel.com/article/51-113-energi-lain-lain/2336--cadangan-bahan-bakar-minyak-berkurang.html http://www.energyefficiencyasia.org/bahan-bakar-dan-pembakaran/ http://www.geofacts.co.cc/2009/04/proses-pembentukan-batubara/ http://www.scribd.com/doc/41571606/Analisis-Proksimat-Nilai-Kalori-Kadar-Sulfur-Batubara
Kajian Peningkatan Nilai Kalor Batubara Kualitas Rendah dengan Proses Solvenisasi http://www.scribd.com/doc/45132246/Literatur-Material-Anorganik-Pada-Batubara http://www.scribd.com/doc/53803611/SINTESIS-ETIL-ASETAT http://www.scribd.com/doc/59907169/SNI-BATUBARA-13-6011-1999 dunia.html?tmpl=component&print=1&page= http://www.tekmira.esdm.go.id/kp/TeknoEkonomi/peluangpemanbb.asp
Soetjijo, H.2004. Peningkatan Kualitas Batubara Kadar Rendah
(Upgrading Low Grade Coal). Pusat Penelitian Geoteknologi - LIPI
Sukandarrumidi. 2006. Batubara dan Pemanfaatannya. Gajah Mada
University. Press, Yogyakarta
Tim Kajian Batubara Nasional. 2006. Batubara Indonesia. Kelompok
Kajian Kebijakan Mineral dan Batubara Pusat Litbang Teknologi Mineral
APPENDIKS
Analisa kadar Total Moisture
Kadar Total Moisture (%) = m2 – m3 x 100%
m2 – m1
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel m3 = berat cawan atau gelas + sampel setelah pemanasan
Waktu perendaman 48 jam ; konsentrasi pelarut 14,5 % Kadar Total Moisture (%) = 11,8613 gr – 11,072 gr x 100 %
11,8613 gr – 1,8613 gr = 7,893 %
Analisa kadar Volatile Matter
Kadar Volatile Matter (%) = m2 – m3 x 100% - Kadar Total Moisture
m2 – m1
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel m3 = berat cawan atau gelas + sampel setelah pemanasan
Waktu perendaman 48 jam ; konsentrasi pelarut 14,5 %
Kadar Volatile Matter (%) = 11,8613 gr – 6,7785 gr x 100 % - 7,893 %
11,8613 gr – 1,8613 gr = 34,753 %
Analisa kadar Ash
Kadar Ash (%) = m3 – m1 x 100% - Kadar Total Moisture
m2 – m1
Dengan : m1 = berat cawan atau gelas awal
m2 = berat cawan atau gelas + sampel m3 = berat cawan atau gelas + sampel setelah pemanasan
Waktu perendaman 48 jam ; konsentrasi pelarut 14,5 %
Kadar Ash (%) = 2,2145 gr – 1,8613 gr x 100 % 11,8613 gr – 1,8613 gr
= 3,532 %
Analisa kadar Fixed carbon
Kadar Fixed Carbon (%) = 100% - ( Kadar Total Moisture + Kadar
Volatile Matter + Kadar Ash )
Waktu perendaman 48 jam ; konsentrasi pelarut 14,5 %
Kadar Fixed Carbon (%) = 100 % - ( 7,893 % + 34,753 % + 3,532 % )
= 42,692 %
Membuat Larutan Etil asetat 14,5 %
ρ etanol = 0,80981 gr/ml = 96 % ( Perry ed 7, hal 2-112, 1997)
ρ as.asetat = 1,05518 gr/ml = 96 % ( Perry ed 7, hal 2-110, 1997)
Perbandingan asam asetat : etanol = 1 : 1
C2H5OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O
= 0.5 x 0,80981 gr/ml + 0,5 x 1,05518 gr/ml = 0,9325 gr/ml = 96 % ( Perry ed 7, hal 2-117, 1997) Maka : V1 x N1 = V2 x N2 V1 x 96 = 100 x 14,5 V1 = 15,1 ml
Maka V as.asetat = 7,55 ml dan V etanol = 7,55ml Di mana : V1 : Volume larutan mula-mula
V2 : Volume larutan yang dibuat
N1 : % atau Molar atau normal mula-mula