Parameter kualitas batubara.ppt

(1)

(2)

Analisa parameter

Sifat kimia batubara  _{Analisa proksimat}  Calori value

 _{Analisa komposisi abu}  _{Titik leleh abu}

Sifat fisik batubara  _HGI

 _{Nilai muai bebas (Free Sweeling Index)}  Gray king Index

(3)

Kandungan batubara

 _Air

 Material batubara (coal matter)

 _{Material bukan batubara (mineral}

(4)

PROXIMATE ANALYSIS

 _{Air dried moisture}  Ash Content

 Volatile Matter  _{Fixed carbon}

(5)

Kadar air (Total

Moisture)

 _{Air bebas (free moisture) atau air}

bawaan (air dry loss)

(6)

Air bebas

 _{Air yang terikat secara mekanik dengan}

batubara

 terdapat dalam permukaan dan

retakan2 serta kapiler2 besar (makro kapiler)

 _{Mempunyai tekanan gas normal}  _{Dapat dikurangi dengan :}

ventilasi dan drainase yang baik mekanis dan panas

(7)

Air bebas

Dipengaruhi oleh  Kondisi  _Penambangan  _Benefisiasi  Transportasi

 _{Penanganan dan penyimpanan}  _{Distribusi ukuran butir}

(8)

Air bawaan (inherent

moisture)

 _{Air yang terikat secara fisik dengan batubara}  _{terdapat dalam struktur pori-pori sebelah}

dalam

 Mempunyai tekanan gas lebih rendah dari tekanan gas normal

 _{Mempengaruhi kualitas batubara}

 _{Dapat dihilangkan dgn pengeringan spt:}

steam dry

Hot water drying Oil drying

(9)

Pengaruh kandungan air

Dalam handling dan grinding

 _{Menambah biaya produksi}

 Kecendrungan menggumpal dalam

chute dan bunker

 Kapasitas alat berkurang

Dalam pembakaran

 Sensible heat 0.2% untuk kenaikan

1% kandungan air

(10)

Pengaruh kandungan air

Dalam pembuatan kokas

 Berhubungan dengan sifat sweeling  _{Air bawaan 1.5%-2.5% tinggi}

(11)

Total Moisture

 _{Penentuan Total Moisture biasanya}

dibagai menjadi dua tahap penentuan yaitu :

• _{Penentuan Free Moistrue atau air}

dry loss

• _{Penentuan Residual moisture}

TM = FM + RM(1-FM/100)

(12)

Dalam komersial, Total Moisture sering

dijadikan parameter penentu berat cargo akhir, atau bahkan sebagai batasan Reject.

• _{Total Moisture juga digunakan sebagai} faktor dalam penentuan basis As

Received, baik untuk nilai kalori maupun untuk parameter lainnya.

Adjustment Cargo = Tonase X (100-TM act)/ (100-TM kontrak)

(13)

mineral matter

 _{Mineral matter bawaan (inherent}

mineral Matter)

terikat secara kimia

dalam struktur molekul batubara

 Material mineral dari luar batubara

(14)

Perubahan kimia

 _{Kehilangan air dari senyawa2 yang}

mengandung nitrogen

 _{Kehilangan CO2 dari karbonat}

 Oksidasi FeS2 menjadi besi sulfida

dan magnesium oksida

 Penguapan dan penguraian dari

(15)

Pengaruh ash content

Dalam grinding

 _{menyebabkanHGI rendah}  _{Alat peremuk cepat aus}

 _{Meningkatkan abration index}

Dalam pabrik semen

 Abu diabsorb menjadi produk klinker

Dalam pembuatan kokas

 Slagging

 Ketidakefisienan blast furnace  Kandungan abu normal 8-11%

(16)

Kegunaan kadar Abu

 _{Kadar abu didalam penambangan} batubara dapat dijadikan penentu

apakah penambangan tersebut bersih atau tidak, yaitu dengan

membandingkan kadar abu dari data geology atau planning, dengan kadar abu dari batubara produksi.

 _{Kadar abu dalam komersial sering} dijadikan sebagai garansi spesifikasi atau bahkan sebagai rejection limit.

(17)

Penentuan kadar

Abu

PT. GEOSERVICES, LTD

815o_C

A

_ad

= M2 / M1 x 100

A_ad = Ash in the analysis samples M2 = Weight of ash (grams)

(18)

Jumlah mineral matter

MM = 1.08 A + 0.55 S MM = 1.1 x kandungan abu MM = mineral matter A = kandungan abu S = kandungan sulfur

(19)

Komposisi abu

Unsur-unsur utama:  _Aluminium  _Calsium  _Besi  _Silikon

 Sedikit titanium, mangan, natrium, C

(sebagai silikat atau oksida)

Elemen lain

 _Arsenic  _Copper  _Nikel  _Zinc

(20)

Sifat abu

ash fusion temperatur (AFT)

 _{Menggambarkan sifat softening dan melting}  _{Dapat diukur dalam kondisi oksidasi reduksi}  _Pengaruhnya:

 _{AFT rendah (<1300°C) : sistem penghilang} abu secara basah (lewat bawah atau boiler)  _{AFT tinggi (>1350°C) sistem penghilang abu}

secara kering atau lewat atas

 _{AFT diantaranya flexibility tinggi dalam} instalasi alat

(21)

Kristal abu di bawah

SEM

(22)

ASH FUSION

TEMPERATURE

• Ash Fusion Temperature adalah titik leleh abu batubara yang Ash Fusion Temperature adalah titik leleh abu batubara yang dinyatakan dalam temperature dalam berbagai kondisi

dinyatakan dalam temperature dalam berbagai kondisi

pelelehan yaitu: Deformasi, Spherical, hemispherical, dan

flow.

• Berdasarkan kondisi atmosphere pada pengujiannya AFT Berdasarkan kondisi atmosphere pada pengujiannya AFT dibagi menjadi dua atmosphere, yaitu Reduksi dan Oksidasi.

dibagi menjadi dua atmosphere, yaitu Reduksi dan Oksidasi.

Mulai

meleleh Tinggi = Lebar

Tinggi = ½ Lebar

(23)

Zat terbang (Volatile

Matter)

Terdiri dari :

 Combustible gases seperti CO dan

CH4

 Gas-gas yang dapat dikondensasikan

seperti tar

 Gas2 yang tidak terbakar spt CO2

dan air yang terbentuk karena hasil dehidrasi dan kalsinasi

(24)

Pengaruh Volatile Matter

Dalam preparasi batubara:

 Jika tinggi (>24%) maka batubara

akan mudah terbakar

(25)

Pengujian Volatile

Matter

900o_C

VM_ad = (M2 / M1) x 100 - Mad

VM_ad = Volatile Matter in the analysis samples M1 = Weight of Sample (grams)

M2 = Loss of weight (grams)

(26)

Fixed Carbon

 _{Ratio FC dengan VM disebut Fuel ratio}

FIXED CARBON = 100 – % IM – % ASH - % VM

(27)

Unsur dalam batubara

 _{Karbon, hidrogen dan oksigen}

sebagai unsur utama pembentuk batubara

 _{Belerang dan nitrogen sebagai bahan}

(28)

TOTAL SULPHUR

3 macam bentuk sulfur:

 Pyritic sulphur (FeS2) 20-80%

dan berasosiasi dengan ash

 Organic sulphur 20-80%.

Terikat secara kimia dengan substansi lain

 Sulphate: dapat terdiri dari kalsium

(29)

Pengaruhnya dalam

pembakaran

 _{Terbakar SO2 dan SO3(7%)}  Abu terbang dari pembakaran

menyerap SO3 dari aliran gas yang terbakar

 Jika fly ash mengandung natrium

maupun kalium bereaksi dengan SO3 korosi boiler (fouling)

(30)

CALORIFIC VALUE

 _{Nilai kalor :}

jumlah panas dari komponen yang terbakar seperti karbon, hidrogen dan sulfur dikurangi panas

penguraian dari material karbonan

dan ditambah atau dikurangi dengan panas reaksi endotermis yang terjadi dari pembakaran komponen

(31)

Calorific Value

Specific Energy

Higher heating Value

 _{Adalah nilai energi yang dapat dihasilkan}

dari pembakaran batubara.

 _{Nilai kalori batubara dapat dinyatakan}

dalam satuan: MJ/Kg , Kcal/kg, BTU/lb

 _{Nilai kalori tersebut dapat dinyatakan}

(32)

Calorific Value

►

Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam

_{Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam}

satuan yang berbeda :

 _{Calorific Value (CV)……(kcal/kg)}_{Calorific Value (CV)……(kcal/kg)}  _{Specific Energy (SE) ….(Mj/kg)}_{Specific Energy (SE) ….(Mj/kg)}

 _{Higher Heating Value (HHV) = Gross CV}_{Higher Heating Value (HHV) = Gross CV}  _{Lower Heating Value (LHV)= Net CV}_{Lower Heating Value (LHV)= Net CV}

 _{British Thermal Unit = Btu/lb}_{British Thermal Unit = Btu/lb}

(33)

Konversi Nilai Kalori

Btu/Lb

Kcal/kg MJ/kg

Btu/Lb

1 0.5555

0.002326

Kcal/kg

1.8

1 0.004187

MJ/kg

429.923 238.846

1

( Btu/Lb / 1.8) ( Btu/Lb / 429.923) ( Kcal/kg / 238.85) Desired Given KUALITAS KUALITAS BATUBARA BATUBARA

(34)

LATIHAN

Kcal / kg --- Btu/lb 5,600 kcal/kg X 1.8 = 10,080 Btu/lb MJ / kg --- Kcal/kg 25.6 MJ/kg X 238.85 = 6,115 kcal/kg MJ / kg --- Btu/lb 25.6 MJ/kg X 429.923 = 11,006 Btu/lb

(35)

Konversi Nilai Kalori

KUALITAS

BATUBARA

►

International Standard : (MJ/kg)

_{International Standard : (MJ/kg)}

 _{Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.008(O) -}_{Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.008(O) -}

0.0245(M)

►

British Standard : (MJ/kg)

_{British Standard : (MJ/kg)}

 _{Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.007(O) -}_{Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.007(O) -}

0.0244(M)

►

ASTM Standard : (J/g)

_{ASTM Standard : (J/g)}

 _{Net CV = Gross CV – 215.5J/g X (H)}_{Net CV = Gross CV – 215.5J/g X (H)}

►

ASTM Standard : (Btu/lb)

_{ASTM Standard : (Btu/lb)}

 _{Net CV = Gross CV – 92.67Btu/lb X (H)}_{Net CV = Gross CV – 92.67Btu/lb X (H)}

Semua Nilai dinyatakan dalam basis yang sama

(36)

Sifat-Sifat Nilai kalori

Batubara

 _{Nilai Kalori batubara bergantung pada}

peringkat batubara. Semakin tinggi

peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya.

 _{Pada batubara yang sama Nilai kalori}

dapat dipengaruhi oleh moisture dan

juga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinya.

(37)

HARDGROVE

GRINDABILITY INDEX

► HGI, adalah salah satu sifat fisik dari batubara _{HGI, adalah salah satu sifat fisik dari batubara}

yang menyatakan kemudahan batubara untuk di

pulverise sampai ukuran 200 mesh atau 75

micron.

► HGI sangat penting bagi pengguna batubara di _{HGI sangat penting bagi pengguna batubara di}

power plant yang menggunakan pulverized coal.

► HGI tidak dapat dijadikan indikasi atau simulasi _{HGI tidak dapat dijadikan indikasi atau simulasi}

performance dari suatu pulverizer atau milling

secara langsung, karena performance milling

masih dipengaruhi oleh kondisi operasional

Milling itu sendiri, seperti Mill tention,

Temperature primary air, setting classifier dan

lain-lain. Namun demikian, HGI dapat dijadikan

pembanding untuk batubara yang satu dengan

lainnya mengenai kemudahannya untuk dimilling.

(38)

Sifat-Sifat HGI

► Nilai HGI dari suatu batubara, ditentukan oleh _{Nilai HGI dari suatu batubara, ditentukan oleh}

organik batubara seperti jenis maceral dan

lain-lain.

lain.

► Secara umum semakin tinggi peringkat batubara, _{Secara umum semakin tinggi peringkat batubara,}

maka semakin rendah HGI nya. Namun hal ini

tidak terjadi pada bituminous yang memiliki sifat

cooking. Dimana untuk jenis batubara ini HGInya

tinggi sekali, bahkan bisa mencapai lebih dari

100.

► Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh dilusi abu _{Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh dilusi abu}

dari penambangan. Secara umum penambahan

abu dilusi dapat menaikan nilai HGI.

► Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh kandungan _{Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh kandungan}

moisture.

(39)

Pengujian HGI

► HGI ditest dengan menggunakan mesin _{HGI ditest dengan menggunakan mesin}

hardgrove. Sample yang sudah digerus pada

ukuran partikel tertentu kemudian dimasukan

kedalam mesin hardgrove. Selanjutnya digerus

dengan menggunakan bola baja pada putaran

(revolusi) tertentu.

► Batubara hasil gerusan kemudian discreen pada _{Batubara hasil gerusan kemudian discreen pada}

ukuran 200 mesh. Jumlah yang lolos pada screen

ukuran 200 mesh dijadikan data dan dikalkulasi

dengan menggunakan hasil kalibrasi alat

tersebut.

(40)

(41)

ULTIMATE ANALYSIS

• _CARBON

_CARBON

HYDROGEN

OXYGEN

SULFUR

_SULFUR

NITROGEN

_NITROGEN

(42)

Carbon

,

Hydrogen

,

Oxygen

, Nitrogen

► Carbon, Hydrogen, dan Oxygen merupakan unsur _{Carbon, Hydrogen, dan Oxygen merupakan unsur}

dasar organik pembentuk batubara.

► _{Sifat dari unsur-unsur tersebut mengikuti peringkat}_{Sifat dari unsur-unsur tersebut mengikuti peringkat}

batubara. Semakin tinggi peringkatnya, semakin

tinggi Carbonnya, semakin rendah hydrogen dan

oxygennya.

► _{Sedangkan Nitrogen merupakan unsur yang bersifat}_{Sedangkan Nitrogen merupakan unsur yang bersifat}

bervariasi tergantung dari material pembentuk

batubara. Sifatnya hampir sama dengan Sulfur.

► Dalam batubara peringkat tinggi, nitrogen terdapat _{Dalam batubara peringkat tinggi, nitrogen terdapat}

dalam bentuk senyawa pyridine yang berasosiasi

dengan struktur aromatik, sedangkan dalam

batubara peringkat rendah, nitrogen ditemukan

dalam bentuk senyawa amina dan terikat pada

ikatan hidrokarbon alifatik.

► _{Nitrogen dalam batubara berasal dari tumbuhan}_{Nitrogen dalam batubara berasal dari tumbuhan}

pembentuk batubara tersebut atau sebagai hasil

dari aktifitas bakteri pada saat pembentukan peat.

(43)

ULTIMATE

►

Dalam Geology Batubara, Ultimate

_{Dalam Geology Batubara, Ultimate}

digunakan sebagai parameter

penentu peringkat dan

evaluasi-evaluasi lainnya.

evaluasi lainnya.

►

Sedangkan pada utilisasi batubara,

_{Sedangkan pada utilisasi batubara,}

kandungan ultimate digunakan

sebagai dasar perhitungan

stoiciometri udara yang diperlukan

untuk membakar batubara secara

sempurna.

Udara Yang diperlukan dalam Liter(1 atm, 20Udara Yang diperlukan dalam Liter(1 atm, 20ooC) / kg _{C) / kg}

Batubara adalah:

35.8 ( 2.67 C+8.00 H+2.29 N+S-O) 35.8 ( 2.67 C+8.00 H+2.29 N+S-O)

(44)

Pengujian Carbon &

Hydrogen

Prinsip Pengujian:

COAL

CO₂ + H₂O CO₂ absorber H₂O absorber Koreksi Carbonate Koreksi Moisture Gravimetri CO₂ Gravimetri H₂

(45)

(46)

Pengujian Nitrogen

Prinsip Pengujian:

N in

COAL

destruksi

NH

₄+

NH

₃ Destilasi alkali Alkalimetri / acidimetri

(47)

Sifat –Sifat Ash Analysis

 _{Ash Analysis didalam batubara bersifat tidak}

typical dan bervariasi dari satu seam ke seam lainnya atau didalam seam itu sendiri.

 _{Kandungan komposisi abu tergantung pada unsur}

pembentuk batubara, dan juga dipengaruhi oleh abu yang berasal dari luar seperti dilusi atau

material yang terbawa selama penambangan.

 _{Abu batubara dapat dibagi menjadi dua jenis,}

yaitu : Abu lignitic dan Abu Bituminous

 _{Abu Lignitic = Fe2O3 < CaO + MgO}  _{Abu Bituminous = Fe2O3 > CaO + MgO}

ASH ANALYSIS

(48)

Kegunaan Ash Analysis

 _{Sebagai indikator karakteristik abu}

didalam pembakaran batubara.

 _{Prediksi sifat-sifat abu berdasarkan ash}

analysis biasanya dinyatakan dalam beberapa formula seperti :

 Rasio Basa /Asam:

 Slagging Factor : Basa / Asam X S_(d)  Fouling Factor : Basa / Asam x Na2O

Fe2O3 + CaO + MgO + K2O + Na2O

(49)

Pengujian Ash Analysis

 _{Ash Analysis sesuai dengan nama paramternya}

ditentukan dari abu batubara.

 _{Abu batubara setelah dipreparasi dan dilarutkan,}

kemudian diatomisasi dengan cara dibakar pada

temperature tinggi, kemudian selama atomisasi disinari dengan radiasi lampu yang disesuaikan dengan unsur yang ditentukan

 _{Atom-atom unsur tersebut akan menyerap energi radiasi}

yang dipancarkan oleh lampu tersebut. Banyaknya energi yang diserap berbanding lurus dengan banyaknya atom yang terdapat dalam larutan tersebut.

 _{Dengan membandingkannya dengan grafik kalibrasi}

sample standar, maka kadar unsur dari batubara dapat ditentukan.

(50)

Pengujian Ash Analysis

Lampu

Sample

Atomizer

(51)

Penentuan Oksigen

Oksigen ditentukan tidak

dengan analisa laboratorium,

melainkan hasil kalkulasi

pengurangan dari 100%

dengan Moisture, Ash, Carbon,

Hydrogen, Nitrogen, dan Sulfur

% Oksigen = 100 – (Moisture + Ash + Carbon + Hydrogen + Nitrogen + Sulfur)

(52)

BASIS PARAMETER

 _{AIR DRIED BASIS (ADB)}

 _{AS RECEIVED BASIS (ARB)}  DRY BASIS (DB)

 _{DRY ASH FREE (DAF)}

(53)

AIR DRIED BASIS

 _{Semua parameter yang ditentukan}

dari sample batubara yang sudah di

air dried dinyatakan dalam basis ADB

 Air dried basis disebut juga “as

(54)

AS RECEIVED BASIS

 _{As Received Basis adalah basis yang menyatakan}

parameter kualitas batubara pada saat diterima.

 _{As Received Basis didasarkan pada kualitas}

batubara dengan kandungan Total Moisture. (100-TM)

P(ar) = P(adb) x (100-Mad)

P(ar) = Parameter (as received basis) P(adb) = Parameter (air dried basis)

TM = Total Moisture Mad = Moisture (adb)

(55)

CONTOH KALKULASI

(as Received Basis)

TM : 25.5 % ar IM : 16.4 % adb Ash : 4.7 % adb VM : 39.4 % adb FC : 39.5 % adb TS : 0.95 % adb CV : 5600 kcal/kg adb

Ash (ar)= Ash(adb) x (100-TM)/(100-IM)

Ash (ar)= 4.7 x (100-25.5)/(100-16.4)

= 4.19 %

CV (ar) = CV(adb) x (100-TM)/(100-IM) CV (ar) = 5600 x

(100-25.5)/(100-16.4)

(56)

DRY BASIS

 _{Dry Basis adalah basis dimana suatu}

parameter kualitas dikondisikan

seolah-olah tidak mengandung moisture (kering) (100)

P(db) = P(adb) x (100-Mad)

P(db) = Parameter (dry basis)

P(adb) = Parameter (air dried basis) Mad = Moisture (adb)

(57)

CONTOH KALKULASI

(dry Basis)

TM : 25.5 % ar IM : 16.4 % adb Ash : 4.7 % adb VM : 39.4 % adb FC : 39.5 % adb TS : 0.95 % adb CV : 5600 kcal/kg adb Ash (db) = Ash(adb) x 100/ (100-IM) Ash (db) = 4.7 x 100/(100-16.4) = 5.62 % CV (db) = CV(adb) x 100/(100-IM) CV (db) = 5600 x 100/(100-16.4) = 6699 kcal/kg

(58)

DRY ASH FREE

 _{Adalah basis untuk menyatakan suatu parameter} kualitas batubara yang dikondisikan seolah-olah

batubara tersebut tidak mengandung moisture dan ash.

P(daf) = P(adb) x 100/(100-Mad-Ash)

P(daf) = Parameter (dry ash free basis) P(adb) = Parameter (air dried basis)

Mad = Moisture (adb) Ash = Ash(adb)

(59)

CONTOH KALKULASI

(dry ash free basis)

TM : 25.5 % ar IM : 16.4 % adb Ash : 4.7 % adb VM : 39.4 % adb FC : 39.5 % adb TS : 0.95 % adb CV : 5600 kcal/kg adb

VM (daf)= VM(adb) x 100/(100-IM-Ash) VM (daf) = 39.4 x 100/(100-16.4-4.7) = 49.94 % CV (daf) = CV(adb) x 100/(100-IM) CV (daf) = 5600 x 100/(100-16.4-4.7) = 7098 kcal/kg

(60)

DRY MINERAL MATTER FREE

 _{Adalah basis untuk menyatakan suatu parameter kualitas}

batubara yang dikondisikan seolah-olah batubara tersebut tidak mengandung moisture dan mineral matter

MM = 1.08 A + 0.55S

P(dmmf) = P(adb) x 100/(100-Mad-1.08A-0.55S)

P(dmmf) = Parameter (dry mineral matter free) P(adb) = Parameter (air dried basis)

Mad = Moisture (adb) A = Ash(adb)

(61)

CONTOH KALKULASI

(dry mineral matter

free)

TM : 25.5 % ar IM : 16.4 % adb Ash : 4.7 % adb VM : 39.4 % adb FC : 39.5 % adb TS : 0.95 % adb CV : 5600 kcal/kg adb VM (dmmf ) = VM(adb) x 100/(100-IM-1.08Ash-0.55S) VM (dmmf) = 39.4 x 100/(100-1.08x4.7-0.55x0.95) = 50.51 % CV (dmmf)= 5600 x 100/(100-16.4-1.08x4.7-0.55x0.95) = 7179 kcal/kg CV (dmmf ) = CV(adb) x 100/(100-IM-1.08Ash-0.55S)

(62)

Desire result Given results As analyzed (air dry) ad As received (as sampled) AR Dry basis

(DB) Dry, ash, free(DAF) Dry mineral matter free (Dmmf) As analyzed (air dry) ad -100- Mar 100- Mad 100 100- Mad 100 100- Mad – A ad 100 100- Mad–Mmad As received (as sampled) AR 100- Mad 100- Mar -100 100- Mar 100 100- Mar –A ar 100 100- Mar–Mmar Dry basis (DB) 100 - Mad 100 100-Mar 100 -100 100- Adb 100 100 – Mmdb

Dry, ash, free

(DAF) 100-Mad-Aad 100 100-Mar-Aar 100 100-Adb 100 -100-Adb 100-Mmdb Dry mineral matter free (Dmmf) 100-Mad-Mmad 100 100-Mar-Mmar 100 100-Mmdb 100 100-Mmdb 100-Adb -KONVERSI BASIS