PENENTUAN KUALITAS BATUBARA

Pemirsa bloger kali ini saya menuliskan tentang penentuan kualitas batubara. Mungkin nanti akan saya rujuk ke link-link tertentu tujuannya supaya lebih dipahami.

Pemirsa bloger kualitas batubara tidak bisa langsung dikatakan kualitas baik atau tidak, mengapa demikian karena mesin dan sistem mesin yang menggunakan batubara memerlukan batubara yang berbeda-beda. Sehingga baik buruknya batubara bergantung pada penggunaannya.

Adapun parameter yang biasa digunakan dalam menentukan kualitas batubara yaitu :

1. TOTAL MOSTURE

2. PROXIMATE

3. TOTAL SULFURE

5. CALORIVIC VALUE

6. HGI

7. ULTIMATE

8. ASH ANALISA

9. ASH FUSION TEMPERATURE (AFT)

TOTAL MOISTURE

Sebelum ke Total Moisture kita harus tau terlebihdahulu moisture dalam batubara. Perlu diketahui moisture disini adalah moisture secara fisikli bukan moiture secara kimia. Mungkin untuk lebih jelasnya bisa lihat dulu disini jenis-jenis air dalam batubara. 

Seacara singkat bisa dijelaskan seperti ini,  jika air dalam batubara itu tergolong kedalam beberapa bagian, yaitu air yang berada di permukaan batubara, air yang berada dipori - pori batubara dan air yang terikat secara kimia pada batubara.

Ok kita langsung saja moisture dalam batubara yaitu terdiri dari,

Inheren moisture yaitu Equilibrium moisture (EQM) atau Moisture Holding Capasity (MHC) kemudian

Externous Moisture yaitu Surface moisture air yang berasal dari luar, maksdunya keberadaan air tersebut bisa berasal dari air hujan atau penyiraman.

Untuk Total Moisturenya maka berlaku :

Total moisture (TM) = EQM atau MHC + Surface Moisture

Karena Total moisture itu merupakan gabungan dari EQM atau MHC + Surface Moisture maka secara sederhana besarnya Total moisture akan dipengaruhi oleh faktor sebagai berikut :

Peringkat Batubara

Size atau ukuran batubara

Kondisi cuaca saat sampling batubara itu sendiri

Peringkat batubara dapat berpengaruh terhadap TM disebabkan karena semakin tinggi tingkataan batubara akan semakin padat batubara tersebut. Sehingga pori-pori yang bisa menampung air batubarapun akan semakin sedikit, khusunya pada nilai EQM atau MHC nya.

Ukuran batubara, artinya semakin kecil ukuran partikel batubara maka luas permukaan batubara akan semakin besar sehingga surface moiture akan semakin tinggi yang menyebabkan nilai TM akan semakin besar.

Misalkan saat sampling suatu tumpukan batubara terambil bagian-bagian yang kacil-kecil saja jelas  TM yang didapat akan berbeda dengan gambaran menyeluruh dengan tumpukan batubara, karena partikel-partikel kecil luas permukaanya besar akan lebih banyak mengikat moisture.

Kondisi cuaca sampling, maksunya adalah TM batubara yang di sampling saat hujan akan berbeda dengan sampling saat cuaca panas apalagi batubara dalam keadaan terbuka.

PROXIMATE

Analisa Proximate mencakup beberapa bagian, yaitu moisture saat analisa, kadar abu atau ash content, volatile matter dan Fixed carbon. Baiklah mari kita bahas satu persatu.

Moisture

Moiture saat analisa batubara dilaboratorium sering juga disebut sebagai kadar air setelah di keringanginkan.

Sifat - sifatnya bergantung pada peringkat batubara yaitu semakin tinggi peringkat batubara moiture saat analisa dilaboratorium akan semakin kecil. Selain itu sifatnya bergantung pada humiditas tempat dimana sample batubara dianalisa dan sifatnya dipengaruhi oleh proses persiapan sample sebelumnya yaitu yang biasa disebut preparasi sample.

Prinsip Penetapannya adalah sejumlah sample batubara tertentu ukuran 0.212 mm atau 0.250 mm dipanaskan pada suhu 105 oC selama 1 jam dengan dialiri gas nitrogen atau gas tekan. Kadar yang hilang merupakan kadar moisture saat analisa dilab. Untuk cara-caranya lengkapnya bisa lihat prosedurnya disini prosedur penetapan kadar air.

Yang harus menjadi perhatian adalah pada analisa ini bisa saja setiap laboratorium berbeda hasilnya meskipun pada sample yang sama karena analisa ini bergantung pada humiditas tempat analisa.

Ash Content ( kadar abu batubara)

Sebenarnya batubara tidak mengandung abu melainkan mineral matter namun dalam analisa mineral matter sering disebut kadar abu atau ash content. Dalam batubara Mineral matter atau ash content terbagi dalam dua jenis yaitu Inherent ash dan externous ash.

Inherent ash adalah ash yang berasal dari sumber batubara itu terbentuk, ash ini terikat secara kimia dalam batubara tersebut. Misalkan dalam pohon ada unsur Mg, Fe dll. Maka unsur-unsur ini  pada batubara menjadi ash inherent.

Sedangkan exsternous ash berasal dari luar batubara tersebut. Misalkan adanya campuran tanah saat penambangan, campuran tanah saat pengangkutan, campuran tanah saat stock,dll.

Maka behati hatilah saat musim hujan datang karena bisa jadi kadar ash conten meningkat. Silahkan baca ulasannya di sini Musim Hujan Dan Ash Conten pada batubara

Sifat kadar abu dalam batubara

Besar kecilnya bergantung pada kandungan mineral matter baik yang inheren ash ataupun externous ash.

Sementara dalam suatu batubara kadar abu cenderung lebih stabil, dengan kenyataan seperti ini ash sering dijadikan faktor untuk kalibrasi peralatan analisa batubara, seperti kalibrasi RSD.

Pada batubara dengan jenis yang sama jika kadar abunya semakin besar maka nilai calorinya akan semakin kecil.

Dalam dunia pertambangan kadar abu sering dijadikan ukuran penambangan bersih atau tidak dengan cara membandingkan data analisa sebelum ditambang dengan batubara yang sudah ditambang.

Dalam dunia perdagangan batubara kadar abu sering dipakai untuk batas nilai reject.

Prinsip penetapannya adalah sajumlah tertentu batubara ukuran 0.212 mm atau 0,250 mm dipanaskan pada suhu 815 oC atau 715 oC secara betahap dan waktu total sekitar 3 jam. Sisa yang tidak terbakar merupakan kadar abu.

Untuk lebih jelasnya bagaimana cara menetapkan kadar abu bisa lihat disini penetapan kadar abu pada batubara

Volatile Matter

Vaolatile adalah zat terbang zat organik yang akan menguap jika dipanaskan pada suhu tertentu, yang merupakan gugus hidrocarbon gugus alipatik yang akan mudah putus menjadi methana atau ethana jika dipanaskan tanpa udara.

Kadar volatile matter dalam batubara dipengaruhi oleh peringkat batubara, semakin tinggi peringkat batubara semakin kecil nilai volatile matternya.

Volatile Matter sering dijadikan sebagai indikasi reaktifitas batubara dalam pembakaran.

Prinsip pengerjaannya sejumlah tertentu batubara ukuran 0.212 mm atau 0.250 dipanashkan pada suhu 915 oC tanpa udara bebas. Kehilangan berat setelah dikurangi moisture saat analisa di laboratorium adalah kadar volatile matter. Kenapa harus dikurangi moisture saat analisa di laboratorium? Jawabannya adalah harena saat penetapan volatile matter moisture tersebut akan ikut menguap. Supaya lebih paham berikut contoh cara menganalisanya penetapan volatile matter pada batubara 

SULFURE

Sulfur dalam batubara merupakan pengotor karena dapat mempengaruhi sifat-sifat pembakaran penyebab sleging. Dalam dunia batubara sulfur sering di jadikan sebagai batasan reject. Selain itu sulfur dalam pembakaran dapat mencemari udara menjadi SO3 yang merugikan.

Tapi dalam beberapa hal sulfur dalam batubara   ada manfaatnya juga seperti pada pengolahan nikel.

Sulfur dalam batubara terbagi dalam tiga bentuk, yaitu pyrite sulfure, sulfate sulfure, dan organik sulfure.

Analisa yang biasa dilakukan terbagi dalam dua jenis pertama analisa total sulfure hasilnya adalah banyaknya kandungan sulfure dalam batubara. Dan yang kedua adalah form of sulfure analisa ini untuk membedakan mana yang termasuk  pyrire sulfure, sulfate sulfure, dan organik sulfure.

Prinsip pengerjaan analisanya memiliki perbedaan antar Total Sulfure dan Form Of sulfure, karena tujuan dari analisa cukup berbeda.

Untuk analisa Total Sulfure prinsipnya sample batubara akan dibakar dan semua uap pembakaran akan dialirkan kepada sebuah pereaksi sehingga hanya gas SOx nya saja yang tetangkap dan akan berubah menjadi H2SO4. Selanjutnya H2SO4 yang terbentuk bisa dianalisa dengan prisip reaksi asam basa.

Sedangkan untuk prinsip pengerjaan form of sulfure, dilakukan beberapa tahap pertama analisa terhadap Total sulfure seperti tadi, selanjutnya analisa sulfure di lakukan pada abunya untuk mengetahui Sulfat sulfure dan pyrite sulfure sedangkan organik sulfure akan di dapat dengan pengurangan Total sulfur dikurangi sulfat sulfure dan pyrite sulfure.

CALORIVIC VALUE

Calorivic Value adalah nilai kalori yang dihasilkan dalam pembakaran batubara. Ini adalah hal yang paling penting dalam suatu bahan bakar termasuk batubara karena nilai inilah yang di jual dari batubara. Satuannya biasa di tulis dalam Kkal/Kg, Cal/gram, MJ/kg, Btu/lb.

Conversi nilai calori

Sifat kalori tergantung pada peringkat batubara, semakin tingi peringkat batubara semakin tinggi nilai kalorinya.

Nilai kalori sangat dipengaruhi oleh kadar abu dan kadar air suatu batubara, dalam batubara yang sama semakin besar kadar air dan atau abu maka nilai kalori akan semakin kecil.

Prinsip pengerjaannya batubara dengan ukuran dan berat tertentu di bakar dan hasil radiasi panasnya di gunakan untuk menaikan suatu zat yang setabil, sehingga dapat diketahui berapa kenaikan suhunya yang di sebabkan oleh pembakaran batubara tersebut. Dengan demikian bisa di hitung berapa kalorinya persatuan berat.

Supaya lebih mudah memahami berikut contoh cara pengerjaannya bisa dilihat disini penetapan Kalori batubara

HGI ( HARDGROVE GRINDABILITY INDEX )

HGI adalah kemudahan batubara untuk di gerus ke partikel ukuran 200 mes atau 75 micron.

Sifat HGI batubara

1. Dipengaruhi kandungan organik batubara seperi maceral. Yang di maksud maceral yaitu komponen organik pembentuk batubara yang hanya dapat diamati melalui pengamatan mikroskopik. Setiap maceral menggambarkan tanaman atau bagian dari tanaman yang membentuk batubara.

2. Secara umum semakin tinggi peringkat batubara semakin kecil nilai HGI nya, tapi tidak untuk batubara bituminus yang memiliki sufat cooking HGI sampai 100

3. Nilai HGI dipengaruhi oleh dilusi abu batubara

4. Nilai HGI tidak bersifat aditif artinya jika kita mencampurkan HGI nilai rendah dan tinggi hasil campurannya bukan merupakan hasil kalkulasi dari unsur-unsur nilai HGInya.

Supaya kita bisa mengetahui bagaimana pengerjaanya bisa di lihat di sini pengerjaan HGI

ULTIMATE 

Ultimate atau analisa ultimate terdiri dari beberapa analisa yaitu : Carbon, Hidrogen, Nitrogen, Sulfure, Oxigen.

Carbon, Hydrogen, dan Oxygen merupakan unsur dasar organik pembentuk batubara.
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 bervariasi tergantung dari material pembentuk batubara. Sifatnya hampir sama dengan Sulfur.
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 pembentuk batubara tersebut atau sebagai hasil dari aktifitas bakteri pada saat pembentukan peat. Nitrogen dapat di tetapkan dengan berbagai cara salah satunya adalah cara destruksi dan destilasi atau dengan metode kzedahl atau dengan cara infra red.

Salah satu cara pengerjaannya bisa di lihat disini penetapan nitrogen pada batubara

Sedangkan untuk Hidrogen dan Carbon penetapannya melalui prinsip gravimetri atau bisa dengan cara instrumen.

Salah satu contohnya bisa dilihat cara-cara pengerjaannya disini penetapan carbon dan hidrogen

ASH ANALISA

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 analisa dapat berguna sebagai berikut

Sebagai indikator karakteristik abu didalam pembakaran batubara.
Prediksi sifat-sifat abu berdasarkan ash analysis biasanya dinyatakan dalam beberapa formula seperti :
Rasio Basa /Asam:

                        Fe2O3 + CaO + MgO + K2O + Na2O / SiO2 + Al2O3 + TiO2

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

ASH FUSION TEMPERATURE (AFT)

Ash Fusion Temperature adalah titik leleh abu batubara yang dinyatakan dalam temperature dalam berbagai kondisi pelelehan yaitu: Deformasi, Spherical, hemispherical, dan flow.
Berdasarkan kondisi atmosphere pada pengujiannya AFT dibagi menjadi dua atmosphere, yaitu Reduksi dan Oksidasi.

Ash Fusion Temperature dalam utilisasi atau penggunaannya dijadikan indikasi karakteristik ash dalam pembakaran.
Untuk nilai AFT rendah tidak diinginkan dalam utilisasinya karena dianggap dapat menyebabkan slagging atau fouling pada pipa-pipa boiler.
AFT juga digunakan dalam membuat rumus empiris untuk memprediksi kecenderungan terjadinya slagging dalam boiler.

Slagging Index = 0.8 Deformasi + 0.2 Hemisphere

Pemirsa bloger sekian dulu ya. Semoga bermanfaat.

Sumber :
Arbiyakub
Hana Mulyana

Terkait Silahkan bisa di baca juga:

Ash Fusion Temperature

Slagging dan Fouling

Macam Air dalam batubara

Mengukur Relative Density Batubara

Kalibrasi HGI HARDGROVE GRINDABILITY INDEX

Penetapan HGI (Hardgrove Grindability Index)

Rapid Total Moisture Pada Batubara

Batubara Bisa Terbakar Sendiri

Kontaminasi Pada Batubara

Prosedure Rapid Ash

Penetapan Calori Batubara Menggunakan Parr Calorimeter

Penetapan Kadar Abu Barbara

Penetapan Volatile Matter Pada Batubara

Penetapan Kadar Air Batubara

Masalah pada Penetapan kadar air batubara

Update :

27 April 2017 update link

Lokasi:

Share :