Pengenalan dengan Analisis

Sifat & Kualitas

(Analisa) Batubara

Pengertian

• Kualitas batubara: sifat kimia & fisika batubara yang dapat mempengaruhi potensi penggunaannya.

• Ditentukan oleh kandungan maseral dan mineral serta peringkat

• Diketahui dengan analisa kimia & fisika batubara

• Secara sederhana batubara terdiri dari “batubara”

(material organik), air lengas (moisture) dan mineral

• Lengas (moisture) terdiri dari lengas

eksternal/permukaan (surface moisture) dan lengas kimiawi/internal/senyawa (chemically bounded

moisture).

Basis Perhitungan/Pelaporan

(Ward, 1984)

Basis Perhitungan/Pelaporan

(Thomas, 2002)

Sifat kimia batubara

Kadar Lengas (Moisture)

• Surface moisture

– Lengas ‘bukan asli’ pada batubara

– Dapat dihilangkan dengan pengeringan temperatur rendah (~40

^o

C)

– Lengas yang tersisa disebut air-dried moisture

• Total moisture

– Kadar lengas total pada batubara.

– Dapat dihilangkan dengan pengeringan agresif(~130

^o

C

selama 30 menit pada kondisi vakum/atmosfer nitrogen)

Kadar Lengas (Moisture)

• Air-dried moisture

– Kadar lengas yang tersisa setelah dikeringkan udara.

– Dapat dihilangkan dengan pengeringan agresif

• As received/as delivered moisture

– Kadar lengas pada batubara pada saat diserahkan ke laboratorium.

– Total moisture + Air dried moisture

Kandungan Abu (Ash Content)

• Residu inorganik setelah batubara dibakar (ashing)

• Dipanaskan secara bertahap 30 menit pada maks. 500

^o

C kemudian 30-60 menit pada maks. 815

^o

C (DIN)

• Dipanaskan 1 jam pada 500

^o

C dan 2 jam pada

750

^o

C (ASTM)

Kandungan Zat Terbang (Volatile Matter)

• Komponen batubara (kecuali air lengas) yang terlepas pada temperatur tinggi pada kondisi tanpa udara.

• Berasal dari fraksi organik dan juga sedikit dari mineral.

• Batubara ditempatkan pada wadah tertutup,

dipanaskan pada 950

^o

C selama 7 menit.

Kandungan karbon tertambat (Fixed carbon)

• Kandungan (karbon) pada material residu yang tertinggal setelah pelepasan zat terbang.

FC

ad

= 100% - moisture – ash – volatile matter

FC

_dmmf

= 100% - volatile matter

Analisa Ultimat

• Penentuan kandungan C, H,N, S, O.

• C & H

– Melalui proses combustion (batubara dibakar pada pada 850 - 900^oC bersama oksigen) terjadi gasifikasi

– Gas dilewatkan katalis CuO yang dipanaskan untuk

mengabsorpsi CO2 dan H2O, C & H dihitung berdasarkan perbedaan berat absorbent

• N

– Batubara dicampur asam sulfur dan potassium sulfat untuk mendapatkan garam amonium, kemudian didistilasi

– Bisa juga dengan cara combustion untuk mendapatkan N2

Analisa Ultimat

• S

– Dalam bentuk S organik, S inorganik (piritik), inorganik sulfat – Melalui proses combustion untuk mendapatkan sulfat yang

kemudian dihitung dengan cara gravimetrik atau volumetrik

• O

– %O = 100 – (%C + %H + %N + %Sorg)

Sifat Bakar (Thermal/Combustion)

• Nilai kalor (calorific value/heating value/heat content)

–

Jumlah panas per unit massa batubara saat dibakar

–

Gross CV: pengukuran dengan kandungan air tetap dalam bentuk cair

–

Net CV: pengukuran saat kandungan air telah menguap

• MJ/kg Net CV = Gross CV – 0.212H – 0.024M

• Kcal/kg Net CV = Gross CV – 50.7H – 5.83M

• Btu/lb Net CV = Gross CV – 91.2H – 10.5M H = Hydrogen %, M = Moisture %

–

Diukur dengan kalorimeter

Sifat Bakar (Thermal/Combustion)

• Kapasitas panas (Heat capacity)

– Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur sebesar 1^o untuk 1 unit massa (cal/gr. ^oC)

– Dapat ditulis berupa rasionya dengan kapasitas panas air pada 15^oC

(Speight, 2005)

• Ash fusibility (Ash fusion temperature)

– Reaksi abu terhadap panas tinggi

– Abu yang dicetak dipanaskan 1000-1600^oC, ditentukan berapa temperatur untuk terjadi perubahan bentuk

Sifat Bakar (Thermal/Combustion)

IT = Initial deformation temp.

ST = Softening (sphere) temp.

HT = Hemisphere temp.

FT = Fluid temp.

Sifat Bakar – Caking Test

• Free swelling Index

– Pengukuran penambahan volume batubara saat dipanaskan pada kondisi tanpa udara

– Dipanaskan pada 800^oC (1 menit)

Sifat Fisik

• Density

(Speight, 2005)

• Porosity

Sifat Fisik (Mekanik)

• Strength • Grindability (Hardgrove

Grindability Index)

Karakteristik Batubara Berbagai Peringkat

(Speight, 2005)

Kandungan Mineral

Amerika:

• Rumus Parr

MM = 1.08A + 0.55S

• Rumus Parr (modifikasi)

MM = 1.13A + 0.47Spyr+Cl

Inggris:

• Rumus BCURA

MM = 1.10A + 0.53S + 0.74CO₂ – 0.36

• Rumus KMC

MM = 1.13A + 0.5Spyr + 0.8CO2 – 2.8Ash + 2.8SSulph + 0.3Cl

Australia:

• Rumus SSA

MM = 1.10A

Klasifikasi Batubara ASTM

Klasifikasi Batubara Internasional