batubara.doc
Post on 02-Dec-2015
92 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAKALAH TKKE
BATUBARA
Makalah TKKE 1
BATUBARAI. DEFINISI
Batubara adalah batuan sedimen organik, yang dapat terbakar sehingga
dapat digunakan sebagai sumber energi. Batubara terbentuk dari hasil
pengawetan sisa - sisa tanaman purba dan menjadi padat setelah tertimbun oleh
lapisan di atasnya. Batubara merupakan bahan galian strategis dan salah satu
sumber energi yang mempunyai peran besar dalam pembangunan nasional.
Secara umum batubara dapat dikenal dari kenampakan sifat fisiknya yaitu
berwarna coklat sampai hitam, berlapis, padat, mudah terbakar, kedap cahaya, non
kristalin, berkilap kusam sampai cemerlang, bersifat getas, pecahan kasar sampai
konkoidal. Unsur kimia utama pembentuk batubara adalah karbon (C), hidrogen
(H), nitrogen (N) dan sulfur (S).
Gambar 1. Contoh batubara
Pada dasarnya terdapat dua jenis material yang membentuk batubara, yaitu:
Combustible Material, yaitu bahan atau material yang dapat dibakar/
dioksidasi oleh oksigen. Material tersebut umumnya terdiri dari karbon padat
(Fixed Carbon), senyawa hidrokarbon, total Sulfur, senyawa Hidrogen, dan
beberapa senyawa lainnya dalam jumlah kecil.
Non Combustible Material, yaitu hahan atau material yang tidak dapat
dibakar/dioksidasi oleh oksigen. Material tersebut umurnnya terdiri dan
senyawa anorganik (Si02, A1203, Fe203, Ti02, Mn304, CaO, MgO, Na20, K20
dan senyawa logam lainnya dalam jumlah kecil) yang akan membentuk abu
Makalah TKKE 2
dalam batubara. Kandungan non combustible material ini umumnya tidak
diingini karena akan mengurangi nilai bakarnya.
II. PROSES PEMBENTUKAN BATUBARA
Proses pembentukan batubara diawali oleh adanya pertumbuhan tanaman
pembentuk batubara di lingkungan rawa-rawa. Tumbuhan tersebut kemudian
mati dan terbenam di rawa. Tumbuhan baru hidup dan mati. Pada akhirnya sisa-
sisa tumbuhan yang mati membentuk suatu lapisan, yang kemudian menghilang
di bawah permukaan air. Dan terawetkan melalui proses biokimia. Ketebalan
lapisan tumbuhan tersebut tergantung dari lamanya tumbuhan hidup. Lapisan
tumbuhan yang telah mati dapat ditemukan dalam ketebalan yang bervariasi
mulai dari beberapa meter hingga lebih dari 60 meter.
Jika diakibatkan oleh adanya penurunan muka tanah (subsidence) yang
disebabkan oleh proses tektonik, hutan berakhir dibawah muka air, kehidupan
tumbuhan pun berakhir. Selanjutnya material klastik yang dibawa oleh sungai
diendapkan diatas sisa-sisa tumbuhan yang telah mati tersebut. Material klastik
tersebut dapat berupa lapisan batupasir, batulempung atau batulanau yang
kemudian menjadi tebal jika pengendapan terjadi dalam kurun waktu yang lama.
Lapisan-lapisan tersebut dikenal sebagai lapisan pembawa batubara yang
ketebalannya bisa mencapai ratusan meter. Jika penurunan tanah (subsidence)
berkurang atau adanya proses pengangkatan tanah, daratan dapat muncul
kembali diatas muka air sehingga tumbuhan dapat hidup kembali. Daurpun
berulang kembali. Dengan cara seperti ini akan terbentuk beberapa lapisan sisa-
sisa tanaman dengan kehadiran batupasir, batulanau atau batulempung
berselingan mengendap diatasnya.
Dalam proses biokimia, adanya aktifitas bakteri mengubah bahan sisa-sisa
tumbuhan menjadi gambut (peat). Gambut yang telah terbentuk lambat laun
tertimbun oleh endapan-endapan lainnya seperti batulempung, batulanau dan
batupasir. Dengan perjalanan waktu yang mungkin berpuluh juta tahun, gambut
ini akan mengalami perubahan sifat fisik dan kimia akibat pengaruh tekanan (P)
dan temperatur (T), sehingga berubah menjadi batubara. Proses perubahan dari
gambut menjadi batubara dikenal dengan nama proses pembatubaraan
(coalification). Sebagai gambaran untuk batubara dengan tebal +2m, dibutuhkan
Makalah TKKE 3
lapisan sisa-sisa tumbuhan dengan ketebalan + 60m. Pada tahap ini proses
pembentukan batubara lebih didominasi oleh proses fisika dan geokimia. Pada
proses pembatubaraan, gambut berubah menjadi batubara lignit, batubara
bituminous sampai batubara antrasit.
III. PENGELOMPOKKAN BATUBARA
Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas
dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas : antrasit, bituminus,
sub-bituminus, lignit dan gambut.
Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan
(luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan
kadar air kurang dari 8%.
Gambar 2. Batubara jenis antrasit
Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10%
dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia.
Gambar 3. Batubara jenis bituminous
Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh
karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan
bituminus.
Makalah TKKE 4
Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang
mengandung air 35-75% dari beratnya
Gambar 4. Batubara jenis lignite
Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang
paling rendah
Gambar 5. Batubara jenis gambut
Standar Nasional Indonesia menetapkan jenis batubara berdasarkan nilai
kalorinya, yaitu :
Batubara Kalori Rendah : < 5100 (gambut dan lignite)
Batubara Kalori Sedang : 5100 – 6100 (batubara sub bituminous)
Batubara Kalori Tinggi : 6100 - 7100 (batubara bituminus)
Batubara Kalori Sangat Tinggi : > 7100 (batubara bituminus dan antrasit)
IV. KARAKTERISTIK BATUBARA
Karakteristik batubara, dapat dinyatakan berdasarkan sifat fisika dan sifat kimia
yang dimilikinya. Karakteristik batubara yang menunjukkan sifat fisikanya,
antara lain diwakili oleh nilai kerapatan/densitas, kekerasan, ketergerusan
(grindability), kalor jenis (specific heat), fluiditas, caking property, dan
sebagainya. Di lain pihak, sifat kimia batubara ditunjukkan dengan hasil analisis
proksimat, analisis ultimat, nilai kalori, komposisi abu, dan sebagainya. Pada
Makalah TKKE 5
analisis proksimat, biasanya dilakukan pengukuran untuk mendapatkan nilai-
nilai:
1. Kandungan air (moisture) dalam batubara.
2. Zat terbang (volatile matter) yang dilepas dalam bentuk gas saat batubara
mendapat perlakuan panas.
3. Kandungan karbon tetap (fixed carbon) dari suatu padatan dapat terbakar yang
memiliki kandungan unsur utama berupa karbon (=batubara).
4. Abu (zat oksida mineral yang terkandung dalam batubara) yang tertinggal saat
batubara dibakar.
V. PARAMETER KUALITAS BATUBARA
Untuk mencari nilai kandungan unsur-unsur utama seperti karbon, hidrogen, oksigen,
nitrogen, dan belerang, dilakukan analisis ultimat. Selain unsur-unsur tersebut,
batubara juga mengandung unsur-unsur lain seperti klor, fluor, dan lain-lain golongan
halogen, serta aneka unsur logam seperti aluminium besi, dan juga silika yang
kesemuanya terkandung di dalam abu.
Bagus tidaknya suatu batubara dapat ditinjau dari beberapa hal :
► Total Moisture
Moisture batubara ialah air yang menguap dari batubara apabila dipanaskan sampai
pada suhu 105 – 110 derajat celcius. Total Moisture ialah seluruh jumlah air yang
terdapat pada batubara dalam bentuk inherent dan adherent pada kondisi saat
batubara tersebut diambil contohnya (as sampled) atau pada pada kondisi saat
batubara tersebut diterima (as received).
Nilai total moisture diperoleh dari hasil perhitungan niali free moisture dengan
nilai residual moisture dengan rumus.
% TM = % FM + % RM x (1 – % FM/100)
Nilai-nilai free moisture dan residual moisture diperoleh dari hasil analisis
penetapan total moisture metode dua tahap (two state determination).
► Proximate
Analisis proksimat batubara bertujuan untuk menentukan kadar Moisture (air dalam
batubara) kadar moisture ini mencakup pula nilai free moisture serta total moisture,
ash (debu), volatile matters (zat terbang), dan fixed carbon (karbon tertambat) ).
Makalah TKKE 6
Moisture ialah kandungan air yang terdapat dalam batubara sedangkan abu (ash)
merupakan kandungan residu non-combustible yang umumnya terdiri dari
senyawa-senyawa silika oksida (SiO2), kalsium oksida (CaO), karbonat, dan
mineral-mineral lainnya Volatile matters adalah kandungan batubara yang
terbebaskan pada temperatur tinggi tanpa keberadaan oksigen. Fixed carbon ialah
kadar karbon tetap yang terdapat dalam batubara setelah volatile matters dipisahkan
dari batubara.
► Total Sulfur
Salah satu cara untuk menentukan kadar sulfur yaitu melalui pembakaran pada
suhu tinggi. Batubara dioksidasi dalam tube furnace dengan suhu mencapai
1350°C.
► Calorific Value
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.
► HGI
adalah salah satu sifat fisik dari batubara yang menyatakan kemudahan batubara
untuk di pulverise sampai ukuran 200 mesh atau 75 micron. Nilai HGI dari
suatubatubara, ditentukan oleh organik batubara seperti jenis maceral dan lain-lain.
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.
► Ultimate Analysis
Ultimate digunakan sebagai parameter penentu peringkat dan evaluasi-evaluasi
lainnya.
► Ash Fusion Temperature
Ash Fusion Temperature adalah titik leleh abu batubara yang dinyatakan dalam
temperature dalam berbagai kondisi pelelehan yaitu: Deformasi, Spherical,
hemispherical, dan flow.
Makalah TKKE 7
► 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.
Beberapa parameter kualitas yang akan sangat mempengaruhi pemanfaatannya
terutama sebagai bahan bakar adalah :
a. Kandungan air
Kandungan air ini dapat dibedakan atas kandungan air bebas (free moisture),
kandungan air bawaan (inherent moisture) dan kandungan air total (total
moisture). Kandungan air ini akan banyak pengaruhnya pada pengangkutan,
penanganan, penggerusan maupun pada pembakarannya.
b. Kandungan abu
Selain kualitas yang akan mempengaruhi penanganannya, baik sebagai fly ash
maupun bottom ash tetapi juga komposisinya yang akan mempengaruhi
pemanfaatannya dan juga titik leleh yang dapat menimbulkan fouling pada
pipa-pipa. Dalam hal ini kandungan Na2O dalam abu akan sangat
mempengaruhi titik leleh abu. Abu ini dapat dihasilkan dari pengotor bawaan
(inherent impurities) maupun pengotor sebagai hasil penambangannya.
Komposisi abu seyogyanya diketahui dengan baik untuk kemungkinan
pemanfaatannya sebagai bahan bangunan atau keramik dan
penanggulangannya terhadap masalah lingkungan yang dapat ditimbulkannya.
c. Zat terbang (Volatile Matter)
Kandungan zat terbang sangat erat kaitannya dengan kelas batubara tersebut,
makin tinggi kandungan zat terbang makin rendah kelasnya. Pada
pembakaran batubara, maka kandungan zat terbang yang tinggi akan lebih
mempercepat pembakaran karbon padatnya dan sebaliknya zat terbang yang
rendah lebih mempersukar proses pembakaran. Nisbah kandungan carbon
tertambat terhadap kandungan zat terbang disebut fuel ratio.
Makalah TKKE 8
Fuel Ratio Berbagai Jenis Batubara :
Jenis
Batubara
Fuel
Ratio
1. Coke 92
2. Antrasit 24
3. Semi antrasit 8.6
4. Bitumen
*) Low volatile 2.8
*) Medium
volatile 1.9
*) High volatile 1.3
5. Lignit 0.9
d. Nilai Kalor (Fuel Ratio)
Harga nilai kalor merupakan penjumlahan dari harga-harga panas
pembakaran dari unsur-unsur pembentuk batubara. Harga nilai kalor yang
dapat dilaporkan adalah harga gross calorific value dan biasanya dengan besar
air dried, sedang nilai kalor yang benar-benar dimanfaatkan pada pembakaran
batubara adalah net calorific value yang dapat dihitung dengan harga panas
latent dan sensible yang dipengaruhi oleh kandungan total dari air dan abu.
e. Hardgrove Grindability Index (HGI)
Hardgrove Grindability Index merupakan petunjuk mengenai mudah sukarnya
batubara untuk digerus. Harga Hardgrove Grindability Index diperoleh dengan
rumus:
HGI = 13,6 + 6,93 W
W adalah berat dalam gram dari batubara lembut berukuran 200 mesh. Makin
tinggi harga HGI makin lunak batubara tersebut. Suatu PLTU biasanya
disiapkan untuk menggunakan kapasitas penggerusan terhadap suatu jenis
batubara dengan HGI tertentu.
f. Sifat Caking dan Coking
Makalah TKKE 9
Kedua sifat tersebut ditunjukan oleh nilai muai bebas (free swelling index) dan
harga dilatasi, yang terutama memberikan gambaran sifat fisik pelunakan
batubara pada pemanasannya.
Harga-harga yang ditunjukan oleh hasil analisis dan pengujian tersebut
diperoleh dari sejumlah sample dengan menggunakan tata cara tertentu dan
terkendali. Sedangkan pada kenyataannya pemanfaatannya sangat berbeda.
Oleh karenanya perlu dilakukan pemantauan oleh pemakai batubara terhadap
hasil pembakaran sebenarnya. Dengan demikian akan diperoleh angka-angka
yang dapat dikorelasi terhadap hasil analisis dan pengujian dari sampel
batubara.
VI. Pengujian Batubara
Calorific Calorific Value adalah nilai energi yang dapat dihasilkan dari pembakaran Value adalah nilai energi yang dapat dihasilkan dari pembakaran
batubara. Nilai kalori batubara dapat dinyatakan dalam satuan: MJ/Kg , Kcal/kg, batubara. Nilai kalori batubara dapat dinyatakan dalam satuan: MJ/Kg , Kcal/kg,
BTU/lb. Nilai kalori tersebut dapat dinyatakan dalam Gross dan Net.BTU/lb. Nilai kalori tersebut dapat dinyatakan dalam Gross dan Net.
Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam satuan yang berbeda :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 CVHigher Heating Value (HHV) = Gross CV
Lower Heating Value (LHV)= Net CVLower Heating Value (LHV)= Net CV
British Thermal Unit = Btu/lbBritish Thermal Unit = Btu/lb
Sifat-sifat nilai kalori batubara :Sifat-sifat nilai kalori batubara :
Nilai Kalori batubara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi Nilai Kalori batubara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi
peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya.peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya.
Pada batubara yang sama Nilai kalori dapat dipengaruhi oleh moisture dan Pada batubara yang sama Nilai kalori dapat dipengaruhi oleh moisture dan
juga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinyajuga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinya
Pengujian Nilai kalori Batubara :Pengujian Nilai kalori Batubara :
Makalah TKKE 10
DAFTAR PUSTAKA
Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D
Makalah TKKE 11
Makalah TKKE 12
top related