Kualitas suatu batubara dapat ditentukan dengan cara analisa parameter tertentu baik secara fisik maupun secara kimia.Parameter yang ditentukan dari suatu analisa batubara tergantung tujuan untuk apa batubara tersebut digunakan.
Parameter Batubara
- Total Moisture
- Proximate
- Total Sulfur
- Calorific Value
- HGI
- Ultimate Analysis
- Ash Fusion Temperature
- Ash Analysis
- Peringkat Batubara
- Size Distrbusi
- Kondisi pada saat Sampling
Semakin tinggi peringkat suatu batubara semakin kecil porositas batubara tersebut atau semakin padat batubara tersebut. Dengan demikian akan semakin kecil juga moisture yang dapat diserap atau ditampung dalam pori batubara tersebut. Hal ini menyebabkan semakin kecil kandungan moisturenya khususnya inherent moisturenya.
Size Distribusi
Semakin kecil ukuran partikel batubara, maka semakin besar luas permukaanya. Hal ini menyebabkan akan semakin tinggi surface moisturenya. Pada nilai inherent moisture tetap, maka TM-nya akan naik yang dikarenakan naiknya surface moisture.
Kondisi pada saat Sampling
Total Moisture dapat dipengaruhi oleh kondisi pada 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.
Penentuan Total Moisture biasanya dibagai menjadi dua tahap penentuan yaitu :
- Penentuan Free Moistrue atau air dry loss
- Penentuan Residual moisture
- Dalam komersial, Total Moisture sering dijadikan parameter penentu berat cargo akhir, atau bahkan sebagai batasan Reject.
- Adjustment Cargo = Tonase X (100-TM act)/(100-TM kontrak)
- Total Moisture juga digunakan sebagai faktor dalam penentuan basis As Received, baik untuk nilai kalori maupun untuk parameter lainnya.
- Air dried moisture
- Ash Content
- Volatile Matter
- Calorific Value
- Fixed carbon
Adalah moisture yang terkandung dalam batubara setelah batubara tersebut dikering udarakan.Digunakan dalam mengkonversi basis parameter analisa dari air dried basis ke basis lainnya.
Sifat-sifat ADM
- 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).
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.
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.
- 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.
- 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.
- 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.
Grafik Hubungan antara Volatile Matter dengan Vitrinite Reflectance
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.
- 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.
- 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).
- 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) uV blank (ml)) x N Borax
- Weight S in the sample (gram) = (V(ml) uV blank (ml)) x N Borax x ME.S : 1000
- ME. S = ? MM = 32.08 /2 = 16.04
Calorific Value
Adalah nilai energi yang dapat dihasilkan dari pembakaran batubara. Calorific Value Dapat dinyatakan dalam Nilai Kalori dapat dinyatakan dalam satuan yang berbeda:
- Calorific Value (CV)aa(kcal/kg)
- Specific Energy (SE) a.(Mj/kg)
- Higher Heating Value (HHV) = Gross CV
- Lower Heating Value (LHV)= Net CV
- British Thermal Unit = Btu/lb
- International Standard : (MJ/kg)
Contoh :
- Total Moisture (ar) : 18.5
- Moisture (ad) : 11.6
- Ash (ad) : 4.2
- Calorific Value (ad) : 6,200 cal/g
- Hydrogen (daf) : 5.62
- Oxygen (daf) : 11.85
British Standard
Net CV = Gross CV u 0.212(H) - 0.007(O) - 0.0244(M)
- Step 1 : Convert ash % to as received basis Ash (ar) = 3.87
- Step 2 : Convert Hydrogen to as received basis H (ar) = 4.36
- Step 3 : Convert Oxygen to as received basis O (ar) = 9.20
- Step 4 : Convert CV to as received CV (ar) (Kcal/kg) = 5,716
- Step 5 : Convert CV (ar) to MJ/kg , SE (ar) (MJ/kg) = 23.93
Net CV (ar) = 23.93 u (0.212x4.36) u (0.007x 9.20) u (0.0244x18.5)
- = 22.49 MJ/Kg
- = 5,372 Kcal/kg
Net CV = Gross CV u 92.67Btu/lb X (H)
- Step 1 : Convert CV Cal/g (ar) to Btu/lb (ar) = 10289
- Step 2 : Add Hydrogen (ar) with H from TM = 6.43
Net CV = 10,289 u 92.67 X (6.43)
= 9,693 Btu/lb (ar) = 5,385 kcal/kg (ar) = 22.55 MJ/kg (ar) Sifat-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.
Kalibrasi : Heat Capacity :
E = { (Hc x m)+e1+e2)} / t
- E = Heat capacity
- Hc = Heat Capacity
- m = Mass of Benzoic Acid
- e1= acid correction
- e2= Fuse correction
- t = t (temperature rise)
Analisa Sample
Qvad ={ (E x t)-e1-e2-e3)}
- E = Heat Capacity of the calorimeter
- e1 = Acid correction
- e2 = Fuse correction
- e1= acid correction
- e3 = Sulfur correction
HGI, adalah salah satu sifat fisik dari batubara yang menyatakan
kemudahan batubara untuk di pulverise sampai ukuran 200 mesh atau 75
micron. HGI sangat penting bagi pengguna batubara di power plant yang
menggunakan pulverized coal. HGI tidak dapat dijadikan indikasi atau
simulasi performance dari suatu pulverizer atau milling secara langsung,
karena performance milling masih dipengaruhi oleh kondisi operasional
Milling itu sendiri, seperti Mill tention, Temperature primary air,
setting classifier dan lain-lain. Namun demikian, HGI dapat dijadikan
pembanding untuk batubara yang satu dengan lainnya mengenai kemudahannya
untuk dimilling.
Sifat-Sifat HGI
- Nilai HGI dari suatu batubara, 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.
- Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh dilusi abu dari penambangan. Secara umum penambahan abu dilusi dapat menaikan nilai HGI.
- Nilai HGI juga dapat dipengaruhi oleh kandungan moisture.
HGI ditest dengan menggunakan mesin hardgrove. Sample yang sudah
digerus pada ukuran partikel tertentu kemudian dimasukan kedalam mesin
hardgrove. Selanjutnya digerus dengan menggunakan bola baja pada putaran
(revolusi) tertentu. Batubara hasil gerusan kemudian discreen pada
ukuran 200 mesh. Jumlah yang lolos pada screen ukuran 200 mesh dijadikan
data dan dikalkulasi dengan menggunakan hasil kalibrasi alat tersebut.
Grafik Kalibrasi HGI
Ultimate Analisys Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen
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 padu ikatan hidrokarbon
alifatik. Nitrogen dalam batubara berasal dari tumbuhan pembentuk
batubara tersebut atau sebagai hasil dari aktifitas bakteri pada saat
pembentukan peat.
ULTIMATE
Dalam Geology Batubara, Ultimate digunakan sebagai parameter
penentu peringkat dan evaluasi-evaluasi lainnya. Sedangkan pada
utilisasi batubara, kandungan ultimate digunakan sebagai dasar
perhitungan stoiciometri udara yang diperlukan untuk membakar batubara
secara sempurna. Udara Yang diperlukan dalam.
Udara Yang diperlukan dalam Liter(1 atm, 20oC) / kg Batubara adalah: 35.8 ( 2.67 C+8.00 H+2.29 N+S-O) Penentuan Oksigen
Oksigen ditentukan tidak dengan analisa laboratorium, melainkan
hasil kalkulasi pengurangan dari 100% dengan Moisture, Ash, Carbon,
Hydrogen, Nitrogen, dan Sulfur
% Oksigen = 100 u (Moisture + Ash + Carbon + Hydrogen + Nitrogen + Sulfur) 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. Berdasarkan kondisi
atmosphere pada pengujiannya AFT dibagi menjadi dua atmosphere, yaitu
Reduksi dan Oksidasi.
Sifat-Sifat AFT
Ash Fusion dalam batubara sangat bervariasi, ada yang homogen dalam
satu seam, ada juga yang sangat heterogen baik secara vertikal seam
maupun secara lateral. Nilai AFT tergantung pada mineral matter yang
dikandung oleh batubara. Pada batubara produksi, nilai AFT dapat
dipengaruhi oleh dilusi atau material yang terbawa pada saat
penambangan. AFT tidak selalu dapat dikorelasikan dengan ash analysis,
karena sebenarnya abu yang di gunakan pada saat pengujian bentuknya
bukan oksida semuanya. Melainkan masih dalam bentuk mineral.
Kegunaan nilai AFT
Ash Fusion Temperature dalam utilisasi dijadikan indikasi
karakteristik ash dalam pembakaran. 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
Sifat uSifat 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. Abu batubara dapat dibagi menjadi dua
jenis, yaitu : Abu lignitic dan Abu Bituminous
- Abu Lignitic = Fe2O3 < CaO + MgO
- Abu Bituminous = Fe2O3 > CaO + MgO
- Sebagai indikator karakteristik abu didalam pembakaran batubara
- Prediksi sifat-sifat abu berdasarkan ash analysis biasanya dinyatakan dalam beberapa formula seperti :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar