coal
TRANSCRIPT
KUALITAS BATUBARABaik buruknya suatu kualitas batubara
ditentukan oleh penggunaan batubara itu sendiri.
Batubara yang berkualitas baik untuk penggunaan tertentu, belum tentu baik pula untuk penggunaan yang lainnya, begitu juga
sebaliknya
PT. GEOSERVICES, LTD
Kualitas suatu batubara dapat ditentukan dengan cara analisa parameter tertentu baik
secara fisik maupun secara kimia.
Parameter yang ditentukan dari suatu analisabatubara tergantung tujuan untuk apa
batubara tersebut digunakan.
KUALITAS BATUBARA
KUALITAS BATUBARA
Parameter Kualitas Batubara
► Total Moisture► Proximate► Total Sulfur► Calorific Value► HGI► Ultimate Analysis► Ash Fusion Temperature► Ash Analysis
KUALITAS BATUBARA
MOISTURE DALAM BATUBARA
KUALITAS BATUBARA
TOTAL MOISTURE
Inherent Moisture Extraneous Moisture
EQM
MHCSurface Moisture
TM = EQM + SM
Tinggi Rendahnya Total Moisture akantergantung pada :
► Peringkat Batubara► Size Distribusi► Kondisi Pada saat Sampling
KUALITAS BATUBARA
TOTAL MOISTURE
Semakin tinggi peringkat suatu batubarasemakin kecil porositas batubara tersebutatau semakin padat batubara tersebut.Dengan demikian akan semakin kecil jugamoisture yang dapat diserap atau ditampungdalam pori batubara tersebut. Hal ini menyebabkan semakin kecilkandungan moisturenya khususnya inherentmoisturenya.
KUALITAS BATUBARA
Peringkat Batubara
Porositas internal Lower Rank Coal Porositas internal
High Rank Coal
Inherent Moisture Tinggi Inherent Moisture Rendah
POROSITAS BATUBARAPOROSITAS BATUBARA
Semakin kecil ukuran partikel batubara, makasemakin besar luas permukaanya. Hal ini menyebabkan akan semakin tinggisurface moisturenya. Pada nilai inherentmoisture tetap, maka TM-nya akan naik yangdikarenakan naiknya surface moisture.
KUALITAS BATUBARA
Size Distribusi
Total Moisture dapat dipengaruhi oleh kondisipada saat batubara tersebut di Sampling.Yang termasuk dalam kondisi sampling
adalah :► Kondisi batubara pada saat disampling► Size distribusi sample batubara yang
diambil terlalu besar atau terlalu kecil.► Cuaca pada saat pengambilan sample.
KUALITAS BATUBARA
Kondisi Sampling
Penentuan Total Moisture biasanya dibagai menjadi dua tahap penentuan yaitu :
► Penentuan Free Moistrue atau air dry loss► Penentuan Residual moisture
KUALITAS BATUBARA
Penentuan Total Moisture
TM = FM + RM(1-FM/100)
TM Sample PortionTM Sample Portion
Air DryingAir Drying Oven DryingOven Drying
Berat Konstan (ADL)Berat Konstan (ADL) Berat Konstan (ADL)Berat Konstan (ADL)
Residual Moisture (RM)Residual Moisture (RM)
EquilibriumEquilibrium
Residual Moisture (RM)Residual Moisture (RM)
TimbangTimbang
TM = ADL + RM(1-ADL/100)
► Dalam komersial, Total Moisture seringdijadikan parameter penentu berat cargoakhir, atau bahkan sebagai batasan Reject.
► Total Moisture juga digunakan sebagai faktor dalam penentuan basis As Received, baik untuk nilai kalori maupun untuk parameter lainnya.
KUALITAS BATUBARA
TOTAL MOISTURE
Adjustment Cargo = Tonase X (100-TM act)/(100-TM kontrak)
Air dried moisture
Ash Content
Volatile Matter
Fixed carbon
KUALITAS BATUBARA
PROXIMATE ANALYSIS
Moisture In the analysis samples
Inherent Moisture
Adalah moisture yang terkandung dalam batubara setelah batubara tersebut
dikering udarakan
KUALITAS BATUBARA
AIR DRIED MOISTURE
► Besar kecilnya nilai ADM dipengaruhi oleh peringkat batubara. Semakin tinggi peringkat batubara, semakin rendah kandungan ADM nya.
► Nilainya tergantung pada humuditas dan temperature ruangan dimana moisture tersebut dianalisa.
► Nilainya tergantung juga pada preparasi sample sebelum ADM dianalisa (Standar preparasi)
KUALITAS BATUBARA
Sifat-Sifat ADM
ISO STANDARD
ASTM STANDARD
Sample
Air drying
30oC, 6 jam
Milling to 0.212mm
Analisa Laboratorium
Sample
Air drying
Sampai konstan
Milling to 0.250mm
Analisa Laboratorium
PREPARASI SAMPLES
Penentuan ADMSample Batubara di preparasi, dan digerus sampai ukuran
0.212mm atau 0.250 mm,
KUALITAS BATUBARAAIR DRIED MOISTURE
105 o C1 Gram sample ditimbang Heated in oven at 105-107
deg C – 3 h
Mad =M2 - M3
M1X 100
Mad = Air dried MoistureM1 = Mass of Original sampleM2 = Mass of dish, lid, and sample before heatingM3 = Mass of dish, lid, and sample after heating
MOISTURE IN THE ANALYSIS SAMPLESMOISTURE IN THE ANALYSIS SAMPLES
KUALITAS BATUBARAAIR DRIED MOISTURE
Digunakan dalam mengkonversi basis
parameter analisa dari air dried basis ke basis
lainnya.
ASH CONTENT
►Batubara sebenarnya tidak mengandung abu, melainkan mengandung mineral matter. Namun sebagian mineral matter dianalisa dan dinyatakan sebagai kadar Abu atau Ash Content.
►Mineral Matter atau ash dalam batubara terdiri dari inherent dan extarneous.
► Inherent Ash ada dalam batubara sejak pada masa pembentukan batubara dan keberadaan dalam batubara terikat secara kimia dalam struktur molekul batubara
► Sedangkan Extraneous Ash, berasal dari dilusi atau sumber abu lainnya yang berasal dari luar batubara.
KUALITAS BATUBARA
Sifat – Sifat kadar Abu
►Kadar abu dalam batubara tergantung pada banyaknya dan jenis mineral matter yang dikandung oleh batubara baik yang berasal dari inherent atau dari extraneous.
►Kadar abu relatif lebih stabil pada batubara yang sama. Oleh karena itu Ash sering dijadikan parameter penentu dalam beberpa kalibrasi alat preparasi maupun alat sampling.
► Semakin tinggi kadar abu pada jenis batubara yang sama, semakin rendah nilai kalorinya.
►Kadar abu juga sering mempengaruhi nilai HGI batubara.
KUALITAS BATUBARA
Kegunaan kadar Abu
►Kadar abu didalam penambangan batubara dapat dijadikan penentu apakah penambangan tersebut bersih atau tidak, yaitu dengan membandingkan kadar abu dari data geology atau planning, dengan kadar abu dari batubara produksi.
►Kadar abu dalam komersial sering dijadikan sebagai garansi spesifikasi atau bahkan sebagai rejection limit.
KUALITAS BATUBARA
Penentuan kadar AbuKUALITAS BATUBARA
815oC
Aad = M2 / M1 x 100Aad = Ash in the analysis samples
M2 = Weight of ash (grams)
M1= Weight of samples (grams)
ASH CONTENT
VOLATILE MATTER►Volatile matter/ zat terbang, adalah
bagian organik batubara yang menguap ketika dipanaskan pada temperature tertentu.
►Volatile matter biasanya berasal dari gugus hidrokarbon dengan rantai alifatik atau rantai lurus. Yang mudah putus dengan pemanasan tanpa udara menjadi hidrokarbon yang lebih sederhana seperti methana atau ethana.
KUALITAS BATUBARA
Sifat-Sifat Volatile Matter
►Kadar Volatile Matter dalam batubara ditentukan oleh peringkat batubara.
► Semakin tinggi peringkat suatu batubara akan semakin rendah kadar volatile matternya.
►Volatile matter memiliki korelasi dengan vitrinite reflectance, semakin rendah volatile matter, semakin tinggi vitrinite reflectancenya
KUALITAS BATUBARA
Grafik Hubungan antara Volatile Matter dengan Vitrinite Reflectance
KUALITAS BATUBARA
Kegunaan Volatile Matter
►Volatile Matter digunakan sebagai parameter penentu dalam penentuan peringkat batubara.
►Volatile matter dalam batubara dapat dijadikan sebagai indikasi reaktifitas batubara pada saat dibakar.
►Semakin tinggi peringkat suatu batubara akan semakin rendah kadar volatile matternya.
KUALITAS BATUBARA
Pengujian Volatile MatterKUALITAS BATUBARA
900oC
VMad = (M2 / M1) x 100 - Mad
VMad = Volatile Matter in the analysis samplesM1 = Weight of Sample (grams)M2 = Loss of weight (grams)Mad = Moisture in the analysis samples
VOLATILE MATTER
SULFURKUALITAS BATUBARA
ORGANIC SULFUR
PYRITIC SULFUR
SULFATSULFUR
Sifat-Sifat SULFUR
►Kandungan sulfur dalam batubara sangat bervariasi dan pada umumnya bersifat heterogen sekalipun dalam satu seam batubara yang sama. Baik heterogen secara vertikal maupun secara lateral.
►Namun demikian ditemukan juga beberapa seam yang sama memiliki kandungan sulfur yang relatif homogen.
KUALITAS BATUBARA
Kegunaan SULFUR► Sulfur dalam batubara thermal maupun metalurgi tidak
diinginkan, karena Sulfur dapat mempengaruhi sifat-sifat pembakaran yang dapat menyebabkan slagging maupun mempengaruhi kualitas product dari besi baja. Selain itu dapat berpengaruh terhadap lingkungan karena emisi sulfur dapat menyebabkan hujan asam. Oleh karena itu dalam komersial, Sulfur dijadikan batasan garansi kualitas, bahkan dijadikan sebagai rejection limit.
► Namun demikian dalam beberapa utilisasi batubara, Sulfur tidak menyebabkan masalah bahkan sulfur membantu performance dari utilisasi tersebut. Utilisasi tersebut misalnya pada proses pengolahan Nikel seperti di PT. INCO. Dan juga pada proses Coal Liquefaction (Pencairan Batubara).
KUALITAS BATUBARA
Pengujian SULFURKUALITAS BATUBARA
Combustion Boat
ALUMINA
1350 o C
O2
TOTAL SULFUR
KUALITAS BATUBARA
COAL1350 oC
H2O+CO2+SO2+ etc
SO2 + H2O2 + H2 SO4
H2 SO4 + 2 Na OH + Na2 SO4 + 2 H2O
+ Na2 B4 O7 + 7 H2O 2 Na OH + 4 H3BO3
BORAX
REAKSI KIMIA PADA SAAT PENENTUAN SULFUR
REAKSI KIMIA PADA SAAT PENENTUAN SULFUR
STOICIOMETRY► Miliequivalent S = Miliequivalent SO2 ► Miliequivalent SO2 = Miliequivalent H2SO4 ► Miliequivalent H2SO4 = Miliequivalent NaOH► Miliequivalent NaOH = Miliequivalent Borax (Na2B4O7)► Miliequivalent Borax (Na2B4O7) = V(ml) x N Borax
► Miliequivalent S = V(ml) x N Borax (Na2B4O7 )► Due to Blank test is regularly determined prior to determined the samples,
then the equation become :► Miliequivalent S = (V(ml) –V blank (ml)) x N Borax
► Weight S in the sample (gram) = (V(ml) –V blank (ml)) x N Borax x ME.S1000
► ME. S = ½ MM = 32.08 /2 = 16.04
KUALITAS BATUBARA
STOICIOMETRY
Weight Sulfur (gram) =
(V – Vb )x N x 16.041000
% Sulfur in the sample =(V – Vb )x N x 16.04
1000 x MX 100
% Sulfur in the sample =(V – Vb )x N
M1.604 X
V = Volume of Titration used (Borax solution)
Vb = Volume of Titration used (Borax solution) in Blank Test
N = Normality of Borax solution
M = Weight of Coal Sample
Calorific ValueSpecific Energy
Higher heating Value
Calorific ValueSpecific Energy
Higher heating Value
►Adalah nilai energi yang dapat dihasilkan dari pembakaran batubara.
►Nilai kalori batubara dapat dinyatakan dalam satuan: MJ/Kg , Kcal/kg, BTU/lb
►Nilai kalori tersebut dapat dinyatakan dalam Gross dan Net.
►Adalah nilai energi yang dapat dihasilkan dari pembakaran batubara.
►Nilai kalori batubara dapat dinyatakan dalam satuan: MJ/Kg , Kcal/kg, BTU/lb
►Nilai kalori tersebut dapat dinyatakan dalam Gross dan Net.
Calorific ValueCalorific Value
►Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam satuan yang berbeda : Calorific Value (CV)……(kcal/kg) Specific Energy (SE) ….(Mj/kg) Higher Heating Value (HHV) = Gross CV Lower Heating Value (LHV)= Net CV British Thermal Unit = Btu/lb
►Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam satuan yang berbeda : Calorific Value (CV)……(kcal/kg) Specific Energy (SE) ….(Mj/kg) Higher Heating Value (HHV) = Gross CV Lower Heating Value (LHV)= Net CV British Thermal Unit = Btu/lb
Konversi Nilai Kalori
Btu/Lb Kcal/kg MJ/kg
Btu/Lb 1 0.5555 0.002326
Kcal/kg 1.8 1 0.004187
MJ/kg 429.923 238.846 1
( Btu/Lb / 1.8) ( Btu/Lb / 429.923)
( Kcal/kg / 238.85)
Desired
Given
KUALITAS BATUBARA
LATIHAN
Kcal / kg ---------- Btu/lb5,600 kcal/kg X 1.8 = 10,080 Btu/lbMJ / kg ---------- Kcal/kg25.6 MJ/kg X 238.85 = 6,115 kcal/kgMJ / kg ---------- Btu/lb25.6 MJ/kg X 429.923 = 11,006 Btu/lb
Konversi Nilai KaloriKUALITAS BATUBARA
►International Standard : (MJ/kg) Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.008(O) - 0.0245(M)
►British Standard : (MJ/kg) Net CV = Gross CV – 0.212(H) - 0.007(O) - 0.0244(M)
►ASTM Standard : (J/g) Net CV = Gross CV – 215.5J/g X (H)
►ASTM Standard : (Btu/lb) Net CV = Gross CV – 92.67Btu/lb X (H)
Semua Nilai dinyatakan dalam basis yang sama
Sifat-Sifat Nilai kalori BatubaraSifat-Sifat Nilai kalori Batubara
►Nilai Kalori batubara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya.
►Pada batubara yang sama Nilai kalori dapat dipengaruhi oleh moisture dan juga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinya.
►Nilai Kalori batubara bergantung pada peringkat batubara. Semakin tinggi peringkat batubara, semakin tinggi nilai kalorinya.
►Pada batubara yang sama Nilai kalori dapat dipengaruhi oleh moisture dan juga Abu. Semakin tinggi moisture atau abu, semakin kecil nilai kalorinya.
Pengujian Nilai kalori BatubaraPengujian Nilai kalori Batubara
O2
Proses PembakaranProses Pembakaran
Electrode
CALORIFIC VALUE
► Analisis proksimat batubara bertujuan untuk menentukan kadar Moisture (air dalam batubara) kadar moisture ini mengcakup pula nilai free moisture serta total moisture, ash (debu), volatile matters (zat terbang), dan fixed carbon (karbon tertambat). 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 (misalnya CxHy, H2, SOx, dan sebagainya),
► Fixed carbon ialah kadar karbon tetap yang terdapat dalam batubara setelah volatile matters dipisahkan dari batubara. Kadar fixed carbon ini berbeda dengan kadar karbon (C) hasil analisis ultimat karena sebagian karbon berikatan membentuk senyawa hidrokarbon volatile.
►Analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kadar karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen, (N), dan sulfur (S) dalam batubara. Seiring dengan perkembangan teknologi, analisis ultimat batubara sekarang sudah dapat dilakukan dengan cepat dan mudah. Analisa ultimat ini sepenuhnya dilakukan oleh alat yang sudah terhubung dengan komputer. Prosedur analisis ultimat ini cukup ringkas; cukup dengan memasukkan sampel batubara ke dalam alat dan hasil analisis akan muncul kemudian pada layar komputer.