Laboratorium
Analisa
batubara merupakan suatu kegiatan untuk dapat menentukan kualitas batubara yang
diperiksa berdasarkan sifat-sifat fisika dan kimia yang dimilikinya. Dalam
kaitannya dengan pendayagunaan dan pemanfaatan batubara, maka perl diketahui
beberapa parameter analisis yang juga dipergunakan dalam kegiatan perdagangan
batubara
Beberapa
parameter analisa tersebut, antara lain :
1. Total
Moisture
Total moisture adalah jumlah keseluruhan kadar
air yang terkandung didalam batubara, yang berasal dari free moisture dan
residual moisture.
a. Free
Moisture
Free
moisture adalah istilah yang menggambarkan persentase jumlah air yang menguap
dari sampel batubara yang dikeringkan dalam kondisi ruangan (suhu dan
kelembaban ruangan) yang dilakukan sampai bobot konstan.
b. Residual
Moisture
Residual
Moisture adalah jumlah air yang menguap dari sample batubara yang sudah kering
(setelah free moisturenya menguap) apabila dipanaskan kembali pada suhu 105-1100C
dalam
kurun waktu tertentu.
Oven Memmert
2. Analisis
Proksimate
i. Moisture in The Analysis Sample
(MAS)
Moisture
in The Analysis Sample yaitu kandungan air yang terdapat dalam batubara
pada saat diperiksa atau pada saat telah dikeringkan dengan udara. Besar
kecilnya MAS ini dipengaruhi oleh peringkat batubara dan temperature pada saat
batubara dianalisa. Dan juga berpengaruh pada preparasi sample sebelum MAS
dianalisa. Kandungan air berhubungan erat dengan derajat sample batubara asal.
Untuk menentukan kadar air dalam batubara dapat dilakukan dengan dua metoda
yaitu standar ASTM, dengan menggunakan udara kering dan standar ISO, dengan
menggunakan gas Nitrogen. Kandungan air dalam sample dapat didefinisikan
sebagai persentase berat yang hilang jika sample batubara dipanaskan pada
kondisi temperatur standar yakni pada suhu 105o C.
Minimum Free Space Oven
Kandungan
air dalam batubara dapat menyebabkan penurunan mutu batubara sebab:
a. Menurunkan nilai kalor batubara.
b. Menurunkan titik nyala.
c. Memperlambat proses pembakaran
ii. Ash
Content (Kandungan abu)
Di
dalam analisis batubara, abu didefinisikan sebagai sisa pembakaran yang tinggal
jika batubara dipijarkan. Sisa ini merupakan hasil perubahan kimia ketika
proses pengabuan terjadi. Sisa pembakaran yang tinggal adalah senyawa dari
material anorganik, seperti MgO, SiO2, Al2O3, Fe2O3,
Na2O, K2O, P2O3, dan material
organic lainnya dalam jumlah kecil seperti Cd, As, Pb, Zn, Hg, dan Ni.
Kadar abu dari batubara
penting diketahui sebab :
a. Kadar abu memberikan indikasi dasar terhadap
kekotoran batubara sehingga dapat dipakai sebagai dasar untuk perencanaan
kelayakan pembakaran tanur.
b. Kadar abu mencerminkan banyaknya mineral dalam
batubara dan secara tidak langsung mencerminkan jumlah nilai kalor dari
batubara. Bila kadar abu tinggi maka nilai kalor rendah.
Nilai kandungan abu suatu batubara selalu lebih
kecil dari nilai kandungan mineralnya. Hal ini terjadi karena selama pembakaran
telah terjadi perubahan kimiawi pada batubara tersebut, seperti menguapnya air
kristal, karbon dioksida, dan oksida sulfur
ash furnace
iii. Volatile Matter
(Kandungan Zat Terbang )
Volatile
Matter adalah parameter yang menyatakan jumlah kandungan zat terbang yang mudah
menguap dalam batubara yang umumnya berupa senyawa karbon dalam bentuk gas.
Volatile matter merupakan salah satu parameter yang digunakan dalam
mengklasifikasikan batubara.
Kandungan
zat terbang berpengaruh pada pembakaran batubara, karena dengan kadar zat
terbang yang tinggi relative mudah terbakar sehingga proses pembakaran berjalan
cepat. Sebaliknya batubara dengan kandungan zat terbang rendah relative sulit
terbakar sehingga proses pembakaran berjalan lama. Penilaian tersebut
didasarkan pada rasio atau perbandingan antara kandungan karbon (fixed carbon) dengan zat terbang, yang
disebut dengan rasio bahan bakar (fuel
ratio).
Volatile Matter Furnace
3. Total Sulfur
(Kandungan Sulfur)
Didalam batubara, sulfur merupakan
bagian dari mineral carbonaceous atau bagian dari mineral sulfat dan sulfide.
Dengan sifatnya yang mudah bersenyawa dengan unsur hidrogan dan oksigen dan
membentuk senyawa asam, maka keberadaan sulfur diharapkan bisa seminimal
mungkin karena sifatnya yang merupakan pemicu polusi,jadi beberapa negara
pengguna batubara menerapkan batas kandungan maksimum hanya 1% untuk batubara
yang dimanfaatkan untuk keperluan industri.
Salah satu cara untuk menentukan kadar
sulfur yaitu melalui pembakaran pada suhu tinggi. Batubara dioksidasi dalam
tube furnace dengan suhu mencapai 1350°C. Sulfur oksida (SOx) yang terbentuk sebagai
hasil pembakaran lalu ditangkap oleh detektor infra merah dan dianalisa. Kandungan sulfur dibagi menjadi 2 bagian yaitu organic sulfur
dan anorganik sulfur. di proses pembakaran kandungan belerang di dalam batubara
berubah menjadi gas SO2 dan SO3. Selain
menjadi penyebab terjadinya polusi udara, gas ini menjadi penyebab terjadinya
korosi di permukaan penghantar panas boiler.
Leco
SC-144 DR
4. Coal
Calorific Value (Nilai Kalor Batubara)
Salah
satu parameter penentu kualitas batubara ialah nilai kalornya, yaitu seberapa
banyak energi yang dihasilkan per satuan massanya. Nilai kalor batubara diukur
menggunakan alat yang disebut bomb kalorimeter. Kalorimeter bom terdiri dari 2
unit yang digabungkan menjadi satu alat. Unit pertama ialah unit pembakaran di
mana batubara dimasukkan di dalam bom lalu diinjeksikan oksigen lalu bom itu dimasukkan ke dalam bejana disini
batubara dibakar dengan adanya pasokan udara/ oksigen sebagai pembakar. Unit
kedua ialah unit pendingin/ kondensor (water
handling).Nilai kalori dari sampel batubara ditetapkan dengan cara membakar
sampel dalam lingkungan berisi gas oksigen dengan tekanan 30 atm, Panas yang
dilepaskan oleh pembakaran setimbang dengan nilai kalori sampel. Nilai kalor
yang diperoleh dikenal dengan istilah Gross Calorivic Value (GCV).
Parr
6200 Calorimeter
5. Ultimate analysis
Serupa dengan coal
proximate analysis, fungsi dari coal ultimate analysis adalah untuk menentukan konstituen
batu bara, melainkan dalam bentuk unsur kimia dasar. Ultimate analysis
menganalisis jumlah karbon (C), hidrogen (H), nitrogen (N), dan elemen lainnya dalam sampel batubara.
Penggunaan analisis ini sebagai berikut :
1. Nilai karbon dan hidrogen dapat digunakan untuk
menentukan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk
proses pembakaran dan untuk perhitungan efisiensi proses pembakaran.
2. Penentuan
karbon dan hidrogen dapat digunakan dalam perhitungan material keseimbangan, reaktivitas hasil produk yang sesuai dengan proses konversi batubara yaitu gasifikasi dan pencairan.
3. Nilai karbon dan nitrogen dapat digunakan dalam
perhitungan material balance yang digunakan untuk tujuan perhitungan emisi.
Ultimate Analisis CHN
6. Ash Fushion Temperature
Sifat ash pada suhu tinggi merupakan hal yang sangat penting dalam
menentukan kecocokan batubara untuk penggunaan tungku pembakaran tertentu.
Peralatan untuk penentuan suhu leleh ash yang mempunyai suhu antara 1000oC
sampai 1500oC, cetakan untuk membuat bentuk dari sampel ash, dan pengamat terjadinya perubahan
bentuk dari sampel yang dipanaskan sampai meleleh. Pengamatan dapat dilakukan
dengan menggunakan kamera video.
Prosedur pengujian ash yaitu ash batubara dibentuk dalam cone dan dipanaskan pada suhu awal 800OC.
Perlahan-lahan suhu dinaikkan kira-kira 3-7oC/ menit. Setelah suhu
1000oC, setiap kelipatan suhu 20oC diphoto (direkam).
ash fusion temperature
7. Ash Analysis
Analisis Ash ini bertujuan untuk menentukan susunan ash berupa oksida-oksida dari silikon, aluminium, magnesium, besi,
kalsium, natrium, kalium, titanium, titanium, fosfow, dan sulfur.
Prinsip analisa ash menurut standar AS 1038 part
12 ialah melarutkan ash batubara
dalam campuran asam flourida, asam perklorat, dan asam nitrat. Logam yang
terlarut kemudian ditentukan dengan AAS.
Hasil analisa ash umumnya untuk unsur-unsur major dalam ash atau batuan sebagai bentuk oksidanya, yang dapat dibagi menjadi
tiga golongan ( dalam hal ini istilah asam
dan basa menurut ahli geologi).
1. oksida asam : SiO2, Al2O3
dan TiO2.
2. Oksida basa : CaO, MgO, Fe2O3
dan alkali (Na2O + K2O).
3. Oksida lainnya : SO3, P2O5
Hal utama yang perlu diperhatikan
dalam analisa Ash adalah faktor slagging dan faktor Fouling , dimana faktor slagging adalah akumulasi kerak yang
meleleh padsa permukaan pemindah panas yang terletak didalam ruang pembakaran.
Dan faktor Fouling adalah bentuk
endapan ash yang menahan pemindahan
panas atau menghalangi aliran gas ke bagian-bagiannya.
Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS)
8. Crucible Swelling Number
Crucible Sweling Number biasa
disingkat CSN atau biasa juga disebut free swelling index disingkat
FSI, adalah nilai baik buruknya suatu batubara jika akan dibuat kokas.
Penilaian CSN ini diberikan angka 0 - 9.
Crucible Swelling Number
Adapun cara menetapkannya
1. Timbang 1 gram batubara dalam cawan
2. Ratakan dengan cara diketuk - ketuk biar padat
3. Panaskan diatas nyala burner pijar sampai nyala
vollatile habis.
4. Birkan dingin tumpahkan isi di atas porselen
Cawan Crucible Swelling Number
9.Analisa Merkuri
Analisa Merkuri bertujuan untuk mengetahui
kadar merkuri dalam suatu bahan, dalam hal ini terutama analisa merkuri yang
terdapat dalam batu bara. Prinsipnya Merkuri dalam sampel yang akan dianalisa
dilarutkan dengan memanaskan sejumlah sampel pada asam nitrat atau asam
hidroklorat kemudian ke wadah dimana merkuri yang terkandung akan diubah
menjadi unsurnya. Uap merkuri ditentukan melalui nameless cold-vapor atomic
absorption Spectroscopy.
unit merkuri
