TUGAS MATA KULIAH TEKNOLOGI BATUBARA
Dosen Pengajar : Selpiana, ST,MT
DISUSUN OLEH:
A!"#a$ R%no P&'rari'a#a
()()*)+*)+((-
A%& Ris.% U'a#i
()()*)+*)(()(
/"an$ra 0i'ri Kola.aningr&# Kola.aningr&#
()()*)+*)((*+ ()()*)+*)((*+
In$a" P&spa Sari
()()*)+*)((-1
No2i Re'nosari
()()*)+*)(()1
Ris.a Da#a%an'i
()()*)+*)((-+
3an$a 4&ni'a
()()*+*)((*1
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA 0AKULTAS TEKNIK UNI5ERSITAS SRI3I6A4A PALEMBANG TAHUN A6ARAN (*7
HUBUNGAN ANTARA UNSUR8UNSUR ANALISA ULTIMAT DENGAN ANALISA PROKSIMAT Analisa Ultimat (analisa elementer) adalah analisa dalam penentuan jumlah unsur Karbon (Carbon atau C), Hidrogen ( Hydrogen atau H), Oksigen (Oxygen atau O), Nitrogen ( Nytrogen atau N) dan Sulfur (Sulphur atau S) Komponen organik batubara terdiri atas sen!a"a kimia !ang terbentuk dari hasil ikatan antara karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen dan sulfur Analisa ultimat merupakan analisa kimia untuk mengetahui presentase dari masing#masing sen!a"a $ari hasil analisa tersebut, penggunaan batubara khususn!a %&'U dapat memperkirakan seara stoikiometri udara !ang akan dibutuhkan dalam pembakaran batubara nanti %ersamaan !ang digunakan untuk menentukan jumlah udara !ang dibutuhkan dalam pembakaran seara teoritis adalah sebagai berikut
$imana A*+ adalah perbandingan udara#bahan bakar teoritis, satuan kg udara*kg bahan bakar C, H, S dan O adalah kandungan C, H, S dan O dalam batubara basis begitu terbakar atau diterima (as fired atau as received ) Nilai ,-.- adalah jumlah oksigen dalam udara Kar9on $an Hi$rogen
Karbon dan hidrogen dalam batubara merupakan sen!a"a kompleks hidrokarbon !ang dalam proses pembakaran akan membentuk CO- dan H-O Selain dari karbon, mineral karbonat juga akan membebaskan CO- selama proses pembakaran batubara berlangsung, sedangkan H-O diperoleh dari air !ang terikat pada tanah liat Analisa ini sangat penting untuk menentukan proses pembakaran, terutama untuk pen!ediaan jumlah udara !ang dibutuhkan Untuk penentuan karbon dan hidrogen dalam batubara !ang mempun!ai rank rendah digunakan ara Liebig, karena batubara !ang ban!ak mengandung volatile matter tinggi dapat meledak bila dipanaskan sampai suhu tinggi Namun, penetapan kadar karbon dan hidrogen sesuai metode AS'/ $ 0.1.#- adalah dengan menggunakan 'eknik Infra ed (23) %ada metode AS'/ $ 0.1.#-, ontoh batubara dibakar pada temperatur tinggi dalam aliran oksigen sehingga seluruh hidrogen diubah menjadi uap air dan karbon menjadi karbondioksida Uap air dan karbondioksida ditangkap oleh detektor infra red /elalui detektor inilah kandungan karbon dan hidrogen dapat dibaa
4erikut adalah hubungan dengan analisa proksimat a Karbon dengan Nilai Kalor Karbon !ang terdapat dalam batubara bertambah sesuai dengan kenaikan peringkat batubara dari kira#kira 56 sampai 76 %ersentase ini akan menurun pada lignit !aitu berkisar 58#056 Kandungan karbon dalam batubara akan mempengaruhi nilai kalor dalam batubara, semakin tinggi kandungan karbon dalam batubara maka semakin tinggi nilai kalorn!a Alasann!a adalah karena pada pembakaran batubara 9at !ang paling ban!ak terbakar adalah unsur karbon b Karbon dengan +i:ed Karbon +i:ed karbon merupakan bahan bakar padat !ang tertinggal dalam tungku setelah bahan !ang mudah menguap didistilasi Kandungan utaman!a adalah karbon tetapi juga mengandung h!drogen, oksigen, sulfur, dan nitrogen !ang tidak terba"a gas +i:ed karbon memberikan perkiraan kasar terhadap nilai kalor batubara +i:ed karbon ialah kadar karbon tetap !ang terdapat dalam batubara setelah ;olatilmeter dipisahkan dari batubara Kadar fi:ed karbon berbeda dengan kadar karbon hasil analisis ultimate karena sebagian karbon berikatan membentuk sen!a"a hidrokarbon ;olatile H!drogen dengan /oisture dan Nilai kalor
Kandungan h!drogen dalam batubara misaln!a jenis lignit !ang mengandung 0#<6 h!drogen dalam batubara kadar h!drogen !ang tinggi dalam batubara akan mempengaruhi nilai kalor batubara karena kadar moisture bertambah sehingga mutu batubara menurun /oisture pada h!drogen dipengaruhi oleh keenderungan h!drogen untuk diikat oleh oksigen sehingga menjadi H -O 4atubara !ang mengandung moisture pada saat pembakaran air akan menguap sehingga mengurangi nilai kalor pada batubara d Karbon dan Hidrogen dengan =olatil matter =olatil matter adalah sen!a"a organi dengan anorganik ringan dalam batubara !ang terlepas selain komponen air pada pemanasan suhu tinggi, seperti gas#gas !ang mudah terbakar (CH5, H, CO) $alam pembakaran batubara, jika semakin ban!ak unsur karbon maka n!ala pembakaran akan semakin lama (=olatil /atter tinggi) Komponen air seperti H-O dan 9at !ang tidak mudah terbakar !aitu CO- akan mempersulit proses pembakaran !ang men!ebabkan nilai kalorn!a turun >ika unsur karbon sedikit akan mempersulit proses pembakaran (=olatil /atter rendah)
Ni'rogen
Nitrogen dalam batubara han!a terdapat sebagai sen!a"a organik 'idak dikenal adan!a mineral pemba"a nitrogen dalam batubara, han!a ada beberapa sen!a"a nitrogen dalam air kapiler, terutama dalam batubara muda %ada pembakaran batubara, nitrogen akan berubah menjadi nitrogen oksida !ang bersama gas buangan akan berampur dengan udara Sen!a"a ini merupakan penemar udara sehingga batubara dengan kadar nitrogen rendah lebih disukai %rinsip penentuan nitrogen dalam batubara semuan!a dengan ara mengubah nitrogen menjadi amonium sulfat melalui destruksi terhadap 9at organik pemba"a nitrogen dalam batubara $alam metode ini, digunakan asam sulfat dan katalisator 4an!akn!a amonium sulfat !ang terbentuk ditentukan dengan ara titrimetri Selain itu, seperti juga pada penentuan kadar karbon dan hidrogen, dalam metode AS'/ $ 0.1.#- kadar nitrogen dapat diketahui dengan menggunakan
!hermal
Conductivity ('C) pada alat !ang sama dengan penentuan kadar karbon dan hidrogen di atas 'C inilah !ang akan menangkap kadar nitrogen dalam nitrogen oksida $ata nitrogen digunakan untuk membandingkan batubara dalam penelitian >ika oksigen diperoleh dari perhitungan, maka nitrogen diperoleh dari sampel !ang ditentukan
$alam pembakaran pada suhu tinggi, nitrogen akan diubah menjadi NO: !ang merupakan salah satu sen!a"a penemar udara
4erikut adalah hubungan dengan analisa proksimat a Nitrogen dengan Nilai Kalor Nitrogen !ang terdapat dalam batubara berupa sen!a"a organi Nitrogen terbentuk hamper seluruhn!a dari protein bahan tanaman asaln!a >umlah nitrogen dalam batubara sekitar ,0 6 # . 6 Kadar nitrogen !ang tinggi dalam batubara akan menambah suhu n!ala batubara sehingga akan meningkatkan nilai kalor batubara
S&l&r
$alam proses pembakaran, sulfur dalam batubara akan membentuk oksida !ang kemudian terlepas ke atmosfir sebagai emisi Ada tiga jenis sulfur !ang terikat dalam batubara, !aitu 7 Sulfur organik, dimana satu sama lain terikat ke dalam sen!a"a hidrogen sebagai substansi dari batubara - /ineral sulfida, seperti pirit dalam fraksi organic ( pyritic sulfur ) . /ineral sulfat, seperti kalsium sulfat atau hidrous iron Sulfur kemungkinan merupakan pengotor utama nomor dua (setelah ash) dalam batubara, karena 7 $alam batubara bahan bakar, hasil pembakarann!a mempun!ai da!a korosif dan sumber polusi udara - "oisture dan sulfur (terutama sebagai pirit) dapat menunjang terjadin!a pembakaran spontan . Semua bentuk sulfur tidak dapat dihilangkan dalam proses penuian 4atubara dengan kadar sulfur !ang tinggi menimbulkan ban!ak masalah dalam pemanfaatann!a 4ila batubara itu dibakar, sulfur akan men!ebabkan korosi dalam ketel dan membentuk endapan isolasi pada tabung ketel uap (!ang disebut slagging ) $isamping itu juga menimbulkan penemaran udara Sebagian sulfur akan terba"a dalam hasil penairan batubara, gasifikasi, dan pembuatan kokas >adi harus dihilangkan dulu sebelum dilakukan proses#proses tersebut
4erikut adalah hubungan dengan analisa proksimat a Sulfur dengan Kandungan Abu dan Nilai Kalor
Sulfur didalam batubara keban!akan berupa mineral sulfat, !ang menjadi abu setelah proses pembakaran Hasil pembakaran mineral ini akan menjadi abu Kandungan abu akan semakin tinggi seiring dengan jumlah mineral, dalam hal ini sulfur didalam batubara Hal ini mempengaruhi efisiensi nilai kalor, karena kalor akan terlebih dahulu membakar mineral# mineral !ang ada dibandingkan karbon
O.sigen
Oksigen merupakan komponen pada beberapa sen!a"a organik dalam batubara Oksigen ini didapatkan pula dalam moisture, lempung, karbonat, dan sebagain!a Oksigen juga memiliki peranan penting sebagai penunjuk sifat#sifat kimia dengan derajat pembentukan batubara Unsur oksigen dapat ditemukan hampir pada semua sen!a"a organik dalam batubara $alam batubara kering unsur oksigen akan ditemukan pada besi oksida, hidroksida dan beberapa mineral sulfat Oksigen juga sebagai indikator dalam menentukan peringkat batubara
4erikut adalah hubungan dengan analisa proksimat a Oksigen dengan /oisture Kadar oksigen dalam batubara misaln!a jenis lignit berkisar sekitar .6 jumlah oksigen dalam batubara merupakan penunjang !ang penting dalam menentukan sifat serta klasifikasi batubara 4an!akn!a kadar oksigen dalam batubara akan menaikan juga kadar moisturen!a sehingga gugus karboksil !ang mengikat molekul air akan bertambah ban!ak Alasann!a adalah oksigen memiliki keenderungan untuk mengikat h!drogen sehingga menjadi molekul air b Oksigen dengan Nilai Kalor Oksigen dalam batubara sangat berkaitan dengan kandungan moisture dikarenakan keenderungan oksigen mengikat h!drogen sehingga molekul air meningkat Hal ini men!ebabkan nilai kalor menurun 4atubara !ang mengandung moisture pada saat pembakaran air akan menguap sehingga mengurangi nilai kalor pada batubara
P"osp"or
+osfor dalam batubara terdapat dalam bentuk fosfat dan sen!a"a organi fosfat %ada
pembakaran semua fosfat ini akan menjadi abu >umlah fosfor dalam batubara ditentukan dalam analisa abu Kandungan fosfor tidak penting dalam pembakaran tetapi metalurgi akan merupakan hal !ang penting Karena semua fosfat dan sen!a"a fosfat akan dibakar menjadi abu, maka ban!akn!a kandungan fosfat dan sen!a"a fosfat akan memperbesar jumlah abu dan akan mempengaruhi nilai kalor batubara
PERHITUNGAN ANALISA PROKSIMAT
Analisa %roksimat 4atubara 7 Kandungan Air 'otal ('otal /oisture) Kandungan air total merupakan ban!akn!a kandungan air !ang terdapat pada batubara sesuai dengan kondisi di lapangan, baik !ang terikat seara kimia"i maupun akibat pengaruh kondisi luar Kandungan air tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaran!a iklim dan ukuran butir '/ ? @3(7#A) * 7 BA $imana '/ ? 'otal /oisture, 6 A ? Air#dr! loss, 6 3 ? 3esidual moisture, 6
- Kandungan Air 4ebas (+ree /oisture) Kandungan air bebas merupakan kandungan air !ang terdapat pada permukaan batubara akibat pengaruh air luar >umlah kandungan air bebas dipengaruhi oleh tingkat kelembaban, transportasi, penimbunan, dan distribusi ukuran batubara Air bebas dapat dihilangkan dengan ara diangin#anginkan atau dengan pemanasan pada temperatur tidak lebih dari 5 C sampai berat konstan !aitu beda berat ,0 gram*jam selama . kali penimbangan
. Kandungan Air 4a"aan (2nherent /oisture) Kandungan air ba"aan merupakan kandungan air !ang ada pada batubara saat pembentukan batubara tersebut dan terikat pada struktur kimia batubara itu sendiri Kandungan air ba"aan berhubungan erat dengan nilai kalori, dimana bila kandungan air ba"aan berkurang maka nilai kalori meningkat Sehingga kandungan air ba"aan
pada batubara berhubungan dalam penentuan peningkat batubara Seiring dengan naikn!a peningkat batubara,maka kandungan air ba"aan pada batubara akan semakin berkurang Kandungan air ba"aan * 2/ (6) ? ( - D ".) : 7 * ( - D 7) $imana 7 ? 4erat a"an timbang B tutup - ? 4erat ontoh B a"an timbang B tutup sebelum dipanaskan . ? 4erat ontoh B a"an timbang B tutup setelah dipanaskan
5 Kandungan Abu (Ash Content) Kandungan abu merupakan sisa#sisa 9at organik !ang terkandung dalam batubara setelah dibakar Kandungan abu tersebut dapat dihasilkan dari pengotor ba"aan dalam proses pembentukan batubara maupun proses penambangan Abu batubara ini terdiri dari sen!a"a#sen!a"a seperti SiO-, Al-O., 'iO-, +e-O., /n.O5, /gO, CaO, Na -O, K -O, %-O0 Kandungan abu (6) ? ( .#7) E 7 * ( -#7) $imana 7 ? 4erat a"an timbang B tutup - ? 4erat ontoh B a"an timbang B tutup sebelum dipanaskan . ? 4erat ontoh B a"an timbang B tutup setelah dipanaskan
0 Fat 'erbang (=olatile /atter) Fat terbang merupakan sen!a"a organik dan anorganik ringan dalam batubara !ang terlepas selain komponen air pada pemanasan suhu tinggi Fat terbang ini berasal dari ikatan organik komponen batubara ataupun pengotor organik !ang terikat dalam batubara Kandungan 9at terbang digunakan untuk mengklasifikasi je nis batubara Fat terbang adalah 9at aktif !ang terdapat dalam batubara !ang menghasilkan energi atau panas apabila batubara tersebut dibakar Fat terbang ini terdiri dari gas#gas !ang mudah terbakar seperti /ethane (CH5), Hidrogen (H), Karbonmonoksida (CO) dan 9at#9at !ang tidak mudah terbakar seperti uap air (H-O), Karbondioksida (CO-) $alam pembakaran batu bara dengan 9at terbang tinggi akan memperepat pembakaran karbon padatn!a, sebalikn!a 9at terbang rendah akan mempersulit proses pembakaran $alam mengidentifikasi sifat pembakaran batubara terdapat hubungan
antara 9at terbang dengan ;olatile matter !ang disebut dengan fuel ratio Hubungan kedua parameter tersebut dituangkan dalam sebuah formula sbb +uel 3atio ? +i:ed Carbon * Fat 'erbang
< Karbon 'ertambat (+i:ed Carbon) Karbon tertambat ialah karbon !ang tertinggal setelah 9at terbang dan kandungan airn!a hilang $engan adan!a pengeluaran 9at terbang dan kangdungan air maka persentase karbon tertambatn!a seara otomatis akan naik sehingga semakin tinggi kandungan karbonn!a maka peringkat batubaran!a akan naik Kandungan karbon tertambat merupakan hasil pengurangan 76 dikurangi kadar 9at terbang (6) Kadar abu (6), dan kadar air lembab (6) Karbon tertambat menggambarkan penguraian sisa komponen organik batubara dan mengandung sebagian keil unsur kimia nitrogen, belerang, hidrogen, dan oksigen atau terikat seara kimia"i 3umusan untuk mendapatkan karbon tertambat sbb +C ? 76 # (2/ B A B =/) Adb Keterangan 2/ ? inherent moisture A ? ash =/ ? ;olatile matter Adb ? air#dried bases
1 Kandungan sulfur Sulfur atau belerang merupakan 9at penemar, maka adan!a sulfur tinggi sangat tidak dikehendaki Untuk mengetahui kandungan total belerang !ang terdapat pada batubara dilakukan dengan ara membakar sampel batubara pada suhu tinggi, kandungan sulfur dalam batubara memiliki dua bentuk !aitu a Sulfur organik !aitu sulfur dalam batubara !ang dapat dijumpai sebagai kalsium sulfat biasan!a berjumlah relatif dan ber;ariasi antara -6 sampai 86 dari total sulfur b Sulfur anorganik !aitu sulfur dalam batubara !ang dapat dijumpai se bagai mineral pirit dan markasit biasan!a berjumlah -6#86 dari total sulfur dan berasosiasi dengan abu batubara
8 Nilai kalori ( alorifi ;alue)
Nilai kalori adalah besarn!a panas !ang dihasilkan dari proses pembakaran batubara !ang din!atakan dalam kkal * kg Harga nilai kalori !ang dilaporkan terdiri dari dua maam !aitu a Gross alorifi ;alue adalah nilai kalori kotor hasil pembakaran batubara, dimana semua air dihitung dalam keadaan "ujud gas b Nett alorifi ;alue adalah nilai kalori bersih hasil pembakaran batubara dimana semua air dihitung dalam keadaan "ujud air dan merupakan nilai kalori !ang benar#benar dimanfaatkan pada pembakaran batubara C=, mmmf ? @(C=adb : 7,8)#(06'Sadb) * 7#@(7,8 : ACadb) B (,00 : 'sadb) $engan C=mmmf ? nilai kalori pada basis mmmf (6) C=adb ? fi:ed arbon pada basis adb (kal*gr) 'Sadb ? total sulfur pada basis adb (6) ACadb ? ash ontent pada basis adb (6)
Peng&.&ran K&ali'as Ba'&9ara
$alam kaitan dengan batubara, bermaam analisis dan pengujian dilakukan untuk menunjukkan parameter kualitas batubara terutama bagi pemanfaatann!a Untuk itu perlu diketahui suatu set data kualitas batubara !ang dibutuhkan untuk keperluan tertentu $ata ini diperoleh dari hasil analisa atau pengujian Cara analisa !ang paling sering dilakukan adalah analisa proksimat dan analisa ultimat Kedua ara analisa ini dapat dilakukan dalam beberapa maam dasar analisa sesuai keperluan dan tujuan analisa tersebut 4eberapa dasar analisa kualitas batubara !ang biasa dipergunakan adalah Keterangan
TM ; To'al Mois'&re (kandungan air total) 5M ; 5ola'ile Ma''er (9at terbang) 0/ ; 0i
7 As 3eei;ed 4asis (ar)
$engan dasar analisa ini sampel dianalisa sesuai dengan keadaan!a dialam, dimana free moisture belum hilang karena penguapan sehingga moisture ontent dalam keadaan total moisture %ada kondisi ini TM=5M=0/=A/;*((> - Air $r! 4asis (A$4) $engan dasar A$4 sampel !ang akan dianalisa harus mengalami proses pengeringan lebih dahulu untuk menghilangkan free moisture sehingga moisture ontent dalam keadaan inherent moisture Contoh ini harus dikeringkan pada suhu dan kelembapan tertentu selama lebih kurang - : -5 jam menurut 4ritish Standard %ada kondisi ini IM=5M=0/=A/ ; *((> . $r! 4asis ($4) $r! basis adalah dasar analisa batubara untuk sample !ang telah dibebaskan dari kadar air seluruhn!a %ada kondisi ini 5M=0/=A/;*((> 5 $r! Ash +ree 4asis ($A+) $A+ basis adalah dasar analisa kualitas batubara dalam kondisi sample bebas dari total moisture dan ash ontent %ada kondisi ini 5M=0/;*((> 0 $r! /ineral /atter +ree 4asis ($//+) $//+ adalah dasar analisa kualitas batubara dalam kondisi sample bebas dari total moisture dan mineral matter, dimana mineral matter adalah material anorganik dalam batubara
Contoh riset atau penelitian batubara pada 4riket akan dilampirkan pada lembar selanjutn!a
DA0TAR PUSTAKA
Kunaifi, Aang (-7) Studi "odel "atematika #engaruh Inherent "oisture, !otal "oisture, $adar %bu dan $omposisi &erat terhadap Nilai $alori &atubara &lending 'nit #ertambangan !an(ung )nim di #!* &ukit %sam +#ersero !bk Skripsi pada +akultas 'eknik
>urusan
'eknik
%ertambangan Uni;ersitas Sri"ija!a %alembang tidak
diterbitkan /aulana, Kemas (-0) Studi $arakteristik &ahan dan #embakaran &riket &atubara sebagai &ahan &akar umah !angga dan %nalisis !ingkat )misi -as CO, NO . dan SO /* Skripsi pada +akultas 'eknik >urusan 'eknik %ertambangan Uni;ersitas Sri"ija!a %alembang tidak diterbitkan %enelitian +akultas 'eknik Uni;ersitas Hasanuddin (-77) #enelitian Nilai $alor &riket !ongkol 0agung dengan &erbagai #erbandingan Sekam #adi /akassar +akultas 'eknik Uni;ersitas Hasanuddin ulians!ah,
+eri
(-7-)
%nalisa
#roksimat
&atubara
@Online
'ersedia
http**feri!ulians!ahblogspotom*-7-*7*analisa#proksimat#batubarahtml @. +ebruari -70 ulians!ah,
+eri
(-7-)
%nalisa
'ltimat
&atubara
@Online
http**feri!ulians!ahblogspotom*-7-*7*analisa#ultimat#batubarahtml @. -70
'ersedia +ebruari
