LT Densitas
-
Upload
witi-ekasari -
Category
Documents
-
view
416 -
download
8
Transcript of LT Densitas
ANALISA ULTIMAT
PENENTUAN DENSITAS BATUBARA
I. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu :
1. Dapat melakukan analisa penentuan densitas batubara menggunakan larutan
typol 0,1 %
2. Dapat menghitung densitas dari batubara sesuai dengan rumus densitas
batubara yang ada pada modul
3. Dapat menggunakan alat dengan baik dan benar
II. Alat dan Bahan Yang Digunakan
II.1 Alat – alat yang digunakan :
- Piknometer batubara : 1 buah
- Gelas kimia 100 ml : 1 buah
- Pipet ukur 5 ml : 1 buah
- Bola karet : 1 buah
- Neraca analitik : 1 buah
- Kertas timbang : 1 buah
- Spatula : 1 buah
II.2 Bahan – bahan yang digunakan :
- Batubara : 1 gram
- Larutan typol 0,1 % : 30 ml
III. Dasar Teori
Sebagai pertimbangan awal, perlunya mengenal sifat fisik secara tidak langsung
juga menerangkan tentang hubungannya dengan sifat kimia. Sebagai contoh, ukuran pori
batubara, yang mana merupakan sifat fisik batubara, merupakan faktor utama dalam
penentuan reaktivitas kimiawi batubara (Walker, 1981). Dan efek kimiawi dari swelling
indeks dan pengkokasan batubara memiliki efek substansial pada penanganan batubara
atau selama operasi konversi batubara.
Densitas (spesifik grafiti)
Padatan yang porous seperti batubara, memiliki tiga perbedaan dalam pengukuran
densitasnya; true density, particle density, dan apparent density.
1. Apparent density batubara dapat dilakukan dengan cara membenamkan sampel
batubara di dalam cairan dan kemudian mengukur cairan yang terpindahkan. Untuk
prosedur ini, cairan harus: (1) membasahi permukaan batubara, (2) tidak ada absorbsi
yang kuat pada permukaan, (3) tidak menyebabkan pengembangan, dan (4) menetrasi
pori batubara.
2. True density batubara ditentukan dengan menggunakan prisip pemindahan helium.
Helium baik digunakan sebab dapat menetrasi pori-pori sampel batubara tanpa
menyebabkan interaksi secara kimiawi.
3. Particle density adalah berat suatu unit volume padatan termasuk pori dan rekahan
(Mahajan dan Walker, 1978). Densitas partikel dapat ditentukan dengan cara satu dari
tiga metode; (1) mercury displacement (Gan et al, 1982), (2) aliran gas (Ergun, 1951),
atau (3) Silanization (Ettinger dan Zhupakhina, 1960).
Densitas batubara dapat bervariasi yang menunjukkan hubungan antara rank dan
kandungan karbon. Batubara dengan kandungan karbon 85% biasanya menunjukkan
suatu derajat ciri hidropobik yang lebih besar dari batubara berank paling rendah.
Bagaimanapun, hasil temuan terbaru pada prediksi sifat hidropobik batubara
mengindikasikan bahwa korelasi kharakteristik kandungan air lebih baik dari pada
kandungan karbon dan begitupun rasio kandungan air/karbon lebih baik daripada rasio
atomik oksigen/karbon. Begitupun, terdapat suatu hubungan antara sifat hidropobik
batubara dan kandungan air ((Labuschagne, 1987; Labuschagne, 1988).
Kecenderungan bahwa density batubara bernilai minimum pada kandungan
karbon 85%. Sebagai contoh, karbon batubara 50-55% akan memiliki densiti sekitar 1,5
g/cm 3, dan cenderung berkurang hingga 1,3 g/cm 3 untuk batubara mengandung 85%
karbon diikuti dengan peningkatan 1,8 g/cm 3 untuk batubara dengan kandungan karbon
87%. Sebagai pembanding, densitas graphite (2,25 g/cm 3) juga mengikuti kecenderungan
ini.Walaupun variasi densitas tidak begitu besar, umumnya densitas untuk maseral
(memilki kandungan karbon yang sama) adalah exinite<vitrinite<micrinite.
Densitas relatif:
Densitas relatif batubara tergantung pada rank dan mineral pengotornya. Data
densitas relatif diperlukan untuk membuat sampel komposit dalam menentukan banyaknya
asap (seam). Selain itu diperlukan juga sebagai faktor penting dalam mengubah cadangan
batubara dari unit volume menjadi unit massa.
Penentuan dilakukan dengan menghitung banyaknya kehilangan berat pada saat
dicelupkan ke dalam air. Cara terbaik adalah dari data berat batubara dengan menggunakan
piknometer. Grafik di bawah ini memberikan hubungan antara densitas relatif terhadap
kandungan abu untuk batubara dan serpih karbon di cekunagn Agades.
IV. Prosedur kerja
Prosedur percobaan dilaksanakan sebagai berikut (ASTM D167-73)
1. Membuat larutan typol 0,1 dalam beaker glass.
2. Menyimpan larutan ini dalam desikator, memvakumkan sampai tidak ada gelembung udara di
dalam dan di atas larutan typol.
3. Mengisi piknometer dengan larutan typol sampai lubang kapilernya terisi penuh, kemudian
ditimbang (sebagai P).
4. Memindahkan sebagian larutan typol dari piknometer dengan memakai pipet sampai ½
bagian volmenya.
5. Menimbang 1 gr sampel (yang berukuran 60 mesh), dimasukkan ke dalam piknometer yang
berisi typol ½ bagian volum dengan menggunakan corong kecil.
6. Memvakumkan piknometer yang berisi sampel dalam desikator. Apabila tidak ada gelembung
udara dan semua batubara turun ke dasar, ditimbang (W1).
V. Data Pengamatan
Berat Sampel Batubara (w) : 1 gr
Berat Pikno Kosong : 131,361 gr
Berat Pikno + Typol : 155,70 gr
Berat Pikno Batubara + Typol + Sampel (W1) : 156,52 gr
VI. Gambar Pengamatan
VII. Perhitungan
Diketahui :
Berat Sampel Batubara (w) : 1 gr
Berat Pikno Kosong : 131,361 gr
Berat Pikno + Typol : 155,70 gr
Berat Pikno Batubara + Typol + Sampel (W1) : 156,52 gr
Ditanya :
Berat Jenis Batubara . . . (?)
Penyelesaian :
a. Menghitung Berat Jenis Typol
Berat Jenis Typol = Berat Pikno + Typol – Berat Pikno Kosong
Volume Piknometer
= ( 155,70 – 131,361) gr
24,88 ml
= 0,978 gr/ml
b. Menghitung Berat Jenis Batubara
Berat Jenis Batubara = W x Berat Jenis Typol
W – (W1 – P)
= 1 gr . 0,978 gr/ml
1 gr – (156,52 – 155,70) gr
= 5,48 gr/ml
Jadi , Berat Jenis Batubara (sampel) yang dianalisis bernilai 5,48 gr/ml
VIII. Analisis Percobaan
Penentuan densitas batubara dapat dilakukan dengan larutan typol sebagai media. Larutan ini
merupakan larutan kental yang disebut juga larutan sabun. Batubara yang dimasukkan ke dalam
piknometer khusus harus berupa batubara yang sebelumnya diisi dengan larutan typol. Batubara akan
mengapung sebagian saat pertama kali dimasukkan. Lama kelamaan, batubara akan tenggelam di
dalam piknometer tersebut. Ini diakibatkan karena batubara memilik pori – pori yang banyak. Pada
awalnya, pori – pori itu terisi oleh udara. Namun, ketika dimasukkan ke dalam piknometer berisi
larutan typol, pori – pori tersebut akan terisi oleh larutan typol. Inilah yang mengakibatkan batubara
akan tenggelam. Larutan typol yang ada di bagian atas batubara akan berwarna bening.
Dari percobaan yang dilakukan, diperoleh berat jenis batubara sebesar 5,48 gr/ml.. Saat
penentuan C,H,N dengan menggunakan Truspec (pada percobaan sebelumnya), diperoleh kandungan
karbon sebesar 51,32%. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa hasil pengukuran (secara praktek)
yang dilakukan cukup akurat dan logis. Secara akumulasi, jika semua hasil praktikum dibandingkan
(termasuk penentuan abu, moistures, dan HGI) maka dapat disimpulkan bahwa batubara yang diuji
termasuk dalam golongan subbituminus kelas rendah. Umumnya, makin tinggi peringkat batubara,
maka berat jenisnya juga akan semakin tinggi. Namun terdapat kecenderungan density batubara
bernilai minimum pada kandungan karbon 85%. Namun karena variasi kandungan karbon ini tidak
diuji satu per satu pada percobaan ini, maka hal tersebut hanya dapat diungkapkan secara teoritis.
IX. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
Densitas batubara yang diperoleh 5,48 gr/ml.
Pengukuran densitas batubara pada praktikum ini menggunakan jenis apparent density.
Umumnya, makin tinggi peringkat batubara, densitas batubara tersebut akan semakin besar.
Jika data semua percobaan diakumulasikan (termasuk analisis CHN, abu, moisture, HGI, dan
densitas) dapat diambil kesimpulan bahwa batubara yang diuji termasuk dalam kelas
subbituminus.
X. Daftar Pustaka
Jobsheet. 2012. Petunjuk Praktikum Hidrokarbon. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.
Gambar Alat
Piknometer Kosong Piknometer Penentu Densitas
Gelas Kimia Gelas Ukur Pipet Ukur Kaca Arloji
Neraca Analitik Bola Karet
Lampiran
GEOLOGI BATUBARA
“Hubungan Sifat Fisik Batubara dengan Rank”
PERINGKAT BATUBARA
Peringkat batubara
(coal rank)Coalification;
Rank (Peringkat) berarti posisi batubara tertentu dalam garis peningkatan trasformasi dari
gambut melalui batubrara muda dan batubara tua hingga grafit.Proses transformasi fisika dan
kimia yang tetap disebut coalification (atau carbonification)Peringkat batubara adalah
equivalent dengan derajat metamorfisma.
ORGANIC METHAMORPHISM
Methamorphism of organic matter,dimulai setelah organisma mati mengalami pembusukan
dan berlangsung jutaan tahun, menghasilkan secara meningkat perbedaan unsur-unsur, yaitu
perbedaan jenis petroleum, gas dan batubara.
Macam proses yang kompleks terdiri dari 2 tigkatan utama yaitu :
1. Fase biokimia
Tingkatan biokimia (atau biogenetik) daripada metamorfisme organik adalah aksi
orgsnisme hidup, khususnya dominan bakteri dan fungi (jamur).Dalam pembentukan
batubara, material tanaman mengalami proses peatifikasi (humifikasi) terhadap humic
matter. Komposisi microbiologi tidak dapat terjadi di atas temperatur tertentu (> ±
800C)
2. Fase geokimia
Fase geokimia didominasi oleh pengaruh peningkatan temperatur dan tekanan,
disebabkan oleh peningkatan kedalaman penimbunan unsur organik di bawah tutupan
sedimen (sedimentary overburden).
Tidak jelas batas kedua fase tersebut, tetapi bisa dikatakan reaksi berakhir pada tingkat
gambut dan aksi geokimia menjadi agen utama pada tingkat brown-coal dan hard-coal.
Batubara ( Coal / Humic Coal)
Terdiri dari dominan unsur C, H dan O.
Belerang dan nitrogen dan unsur-unsur teras elemen lainnya hadir hanya dalam jumlah yang
kecil.
Kayu sebagai asal batubara, mengandung kurang lebih:
C = 50%
H = 6%
O = 43%.
Grafit yang terbentuk pada tahap akhir coalifikasi terdiri dari 100% C. Coalifikasi adalah
suatu proses pengayaan yang konstan terhadap karbon dengan pengurangan H dan O,
pelepasan terutama H2O. CO2, CH4, dan hidrokarbon lainnya.
Klassifikasi Peringkat Batubara
(Coal Rank)
Parameter kimia sebagai penentu coal rank :
- Carbon, hydrogen, dan hydrogen asal dari elementary analysis, dihitung bersama-
sama dengan kandungan air dan ash-free (w.a.f basis)
- Kandungan volatile matter atau nilai komplementernya daripada kandungan fixed
carbon berasal dari proximate analysis sebagaimana menghitung w.a.f basis,
- Nilai kalori daripada batubara dihitung bersama-sama dengan kelembaban (moist),
mineral matter, free basis dan kandungan air (total moisture).
- Dari unsur oxygen tidak pernah digunakan sebab untuk determinasi tidak cukup
akurat dan secara eksak sulit ditentukan,
- Hydrogen terbukti sebagai indikator peringkat (rank) hanya untuk batubara
anthracite,
- Kandungan elemen karbon digunakan sangat luas, khususnya untuk lingkungan
saintifis untuk determinasi peringkat batubara,
- Kandungan C digunakan hanya untuk low-rank coal dan meta-anthracite.
- Kandungan volatile matter dan fixed carbon hanya dapat pada batubara tua
berperingkat tinggi, dan tidak bisa pada peringkat rendah disebabkan volatile matter
diatas 33% atau dibawah 67 fixed carbon,
Di sisi lain : Nilai kalori dan kandungan air adalah parameter sangat baik untuk batubara
muda dan batubara tua berperingkat derajat rendah, tetapi tidak baik untuk peringkat tinggi.
American system
Berdasarkan atas fixed carbon untuk batubara berperingkat tinggi, danNilai kalori yang
diexpresikan dalam British Thermal Unit (Btu) untuk batubara berderajat rendah.Sistem
Amerika terdiri dari 4 grup peringkat utama dan 13 sub-grup dengan nama masing-
masing.Misalnya low-volatle bituminousPenamaan tersebut di atas sangat umum digunakan.
(lihat tabel: Tabel Peringkat Batubara)
Sistem Klassifikasi International
Untuk batubara tua, didasarkan pada :Volatile matter untuk peringkat tinggi,Nilai kalori
(diekspresikan dengan kalori) untuk batubara peringkat rendah,Batas antara batubara muda
dan batubara tua terletak pada nilai kalori 5700 kCal/Kg.Tidak ada penamaan batubara
berdasakan peringkat, tetapi perbedaannya hanya berdasarkan 9 klas batubara.Untuk batubara
muda, meskipun nilai kalori cukup bisa dipakai sebagai parameter, komite Internasional
memilih water content sebagai indikator, dan menetapkan 6 klas (10-15) untuk batubara
mudaSistim Eropa keseluruhan mencakup 15 kelas batubara
Metode penentuan peringkat (Rank)didasarkan padaKandungan fixed carbon dan nilai kalori
ditentukan berdasarkan metode standard analysis sifat batubara.
Seri Peringkat Batubara (The coal rank series)
Gambut, adalah bagian permulaan seri koalifikasi. Gambut, memiliki kandungan air
hingga 90%, tetapi kebanyakan akan hilang dengan pengeringan, memiliki kandungan
carbon antara 50 – 60%.Batas antara gambut dan batubara muda yaitu kandungan air
lebih dari 70% (ash-free) dan nilai kalori kuang dari 1800 kCal/kg (moist ash-free)
Batubara Muda (Brown Coal)Argumen mengenai subjek batubara muda ini sangat
panjang mengenai definisi, batasan, subdivisi,Di Amerika, dibedakan batubara muda
dan lignit :Batubara muda (=unconsolidated)Lignit (= consolidated lignite coal).
Batubara muda berada pada semua peringkat antara gambut dan batubara tua(lihat
tabel peringkat batubara)Batas bawah batubara muda adalah pada total moisture
content 70% a.f., equivalen dengan nilai kalori sekitar 1800 kCal/Kg dan batas
bawahnya pada nilai kalori 5700 kCal/Kg.
Hard CoalBila batubara, berwarna hitam dan garis-garis coklat yang jarang
menunjukkan batubara tua.Batubara tua (Hard Coal), pada klass 3 – 9 berhubungan
dengan batubara bituminous dan klas 0 – 2 dengan batubara anthracite,
Graphite, secara teoritis adalah tingkatan terahir dari batubara yang mencapai 100%
konsentrasi kandungan carbon, tetapi dalam praktek graphite sangat jarang dijumpai
dalam sayatan meta-anthracite, graphite di alam selalu diakibatkan metamorfisme
batuan keras pada temperatur sangat tinggi.
Beberapa pengaruh dalam proses coalifikasi
Abnormal coalification processes;
Abnormal pressure, misalnya karena perlipatan secara orogenetik, apat mengakibatkan
evolusi struktur yang berpengaruh luas terhadapat evolusi kimiawi.
Radioactivity, memberikan efek terhadap coalification dimana uranium dan thorium yang
terkonsentrasi dalam batubara dan partikel alfa bombard (membom) unsur organik,
menyebabkan coalification tingkat tinggi pada lingkaran pengaruh (ceating distinct contact
halos)
Fenomena ini jarang terjadi, biasanya terbatas hanya psekitar butiran mineralradioaktif dalam
batubara
Intrusi batuan beku dapat mempengaruhi DOM daripada seam (lapisan) batubara dengan 2
cara:
Pengaruh Intrusi pada batubara
Effek pertama adalah metamorfisma regional oleh intrusi magma kedalam seri batuan
sedimen diatas, atau biasanya dibawah coal seam.
Penambahan temperatur menghasilkan peninggian DOM sekitar intrusi (contoh kasus
batubara Gondwana di Afrika Selatan, dimana batubara sekitar ntrusi cendrung teraltrasi
membentuk anthracite)
SIFAT BATUBARA ( PROPERTIES OF COAL )
Batubara memiliki substansi yang kompleks dan meskipun demikian akan dipelajari
mengenai Fisika dan kimiawi penting tertentu,
Pada umumnya sifat batubara, antara lain:
1. Sifat umum (general properties)
2. Sifat fisika (phisical properties)
3. Sifat kimia (chemical properties)
4. Sifat teknis (technical properties).
Metode analisa standard :
Laboratorium Industri umumnya memakai 2 metode:
1. Analisis proximat,
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
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.
Nilai Kalor Batubara (Coal 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 bom kalorimeter.
Kalorimater bom terdiri dari 2 unit yang digabungkan menjadi satu alat. Unit pertama ialah
unit pembakaran di mana batubara dimasukkan ke dalam bomb lalu diinjeksikan oksigen lalu
bomb tersebut dimasukkan kedalam bejana disini batubara dibakar dengan adanya pasokan
udara/oksigen sebagai pembakar. Unit kedua ialah unit pendingin/kondensor (water handling)
Kadar Sulfur
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 kemudian ditangkap oleh oleh detektor infra
merah kalau menggunakan metode infrared sedangkan kalau menggunakan metode HTM
akan ditangkap oleh larutan peroksida lalu dititrasi dengan natrium borat dan kemudian
dianalisis.
Analisis ultimat.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.
Analisa Size Analisis
Data analisis dari suatu hasil tambang ialah satu data dari data-data yang diperlukan
dalam perancangan coal preparation plant, pada crushing plant dan screening plant
pemeriksaan size diperlukan untuk melihat apakah hasil dari proses masih sesuai dengan
spesifikasi atau tidak, pada proses loading dilakukan untuk mengantisifasi masalah yang
timbul karena kalau terlalu banyak yang fine coal nilai total moisturenya cenderung
meningkat dan akan berdebu pada saat kering.
2. Analisis proximate
Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah
menguap, abu,dan kadar air dalam batubara. Jumlah fixed carbon dan bahan yang mudah
menguap secaralangsung turut andil terhadap nilai panas batubara. Fixed carbon bertindak
sebagaipembangkit utama panas selama pembakaran.Kandungan bahan yang mudah
menguap yangtinggi menunjukan mudahnya penyalaan bahan bakar. Kadar abu merupakan
hal pentingdalam perancangan grate tungku, volum pembakaran, peralatan kendali polusi dan
sistim
handlingabu pada tungku. Analisis proximate untuk berbagai jenis batubara
Tabel . Analisis proximate untuk berbagai batubara (persen)
Parameter Batubara
India
Batubara
Indonesia
Batubara Afrika
Selatan
Kadar air 5,98 9,43 8,5
Abu 38,63 13,99 17
Bahan mudah
menguap
(volatile matter)
20,70 29,79 23,28
Fixed Carbon 34,69 46,79 51,22
Parameter-parameter tersebut digambarkan dibawah ini.
Fixed carbon:
Fixed carbon merupakan bahan bakar padat yang tertinggal dalam tungku setelah
bahan yangmudah menguap didistilasi. Kandungan utamanya adalah karbon tetapi juga
mengandunghidrogen, oksigen, sulfur dan nitrogen yang tidak terbawa gas. Fixed carbon
memberikanperkiraan kasar terhadap nilai panas batubara.
Bahan yang mudah menguap (volatile matter):
Bahan yang mudah menguap dalam batubara adalah metan, hidrokarbon, hydrogen,
karbonmonoksida, dan gas-gas yang tidak mudah terbakar, seperti karbon dioksida dan
nitrogen.Bahan yang mudah menguap merupakan indeks dari kandunagnbahan bakar bentuk
gasdidalam batubara.Kandunag bahan yang mudah menguap berkisar antara 20 hingga 35%.
Bahan yang mudah menguap:
Berbanding lurus dengan peningkatan panjang nyala api, dan membantu dalam
memudahkan penyalaan batubara
Mengatur batas minimum pada tinggi dan volum tungku
Mempengaruhi kebutuhan udara sekunder dan aspek-aspek distribusi
Mempengaruhi kebutuhan minyak bakar sekunder
Kadar abu
Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar antara 5%
hingga40%. Abu:
Mengurangi kapasitas handling dan pembakaran
Meningkatkan biaya handling
Mempengaruhi efisiensi pembakaran dan efisiensi boiler
Menyebabkan penggumpalan dan penyumbatan
Kadar Air:
Kandungan air dalam batubara harus diangkut, di-handling dan disimpan bersama-
samabatubara. Kadar air akan menurunkan kandungan panas per kg batubara, dan
kandungannyaberkisar antara 0,5 hingga 10%. Kadar air:
Meningkatkan kehilangan panas, karena penguapan dan pemanasan berlebih dari uap
Membantu pengikatan partikel halus pada tingkatan tertentu
Membantu radiasi transfer panas
Kadar Sulfur
Pada umumnya berkisar pada 0,5 hingga 0,8%. Sulfur:
Mempengaruhi kecenderungan teradinya penggumpalan dan penyumbatan
Mengakibatkan korosi pada cerobong dan peralatan lain seperti pemanas udara dan
economizers
Membatasi suhu gas buang yang keluar
Analisis Ultimate
Analsis ultimate menentukan berbagai macam kandungan kimia unsur- unsur seperti
karbon,hidrogen, oksigen, sulfur, dll.Analisis ini berguna dalam penentuan jumlah udara
yangdiperlukan untuk pemakaran dan volum serta komposisi gas pembakaran.Informasi
inidiperlukan untuk perhitungan suhu nyala dan perancangan saluran gas buang
dll.Analisisultimate untuk berbagai jenis batubara diberikan dalam tabel dibawah.
Tabel. Analisis ultimate batubara
Parameter Batubara India, % Batubara Indonesia, %
Oksigen 9,89 11,88
Kadar Air 5,98 9,43
Bahan Mineral (1,1 x
Abu)
38,63 13,99
Karbon 41,11 58,96
Hidrogen 2,76 4,16
Nitrogen 1,22 1,02
Sulfur 0,41 0,56
Oksigen 9,89 11,88
Tabel . Hubungan antara analisis ultimate dengan analisis proximate
%C = 0,97C+ 0,7(VM - 0,1A) - M(0,6-0,01M)
%H = 0,036C + 0,086 (VM -0,1xA) - 0,0035M
2
(1-0,02M)
%N2 = 2,10 -0,020 VM
Dimana
C = % fixed carbon
A = % abu
VM = % bahan mudah menguap (volatile matter)
M = % kadar air
Tiga elemen-elemen pertama adalah tergantung kepada komposisi maseral dan peringkat
batubara tertentu. Elemen berikut utamanya maceral-independent.Sifat fisika, kimiawi dan,
teknis batubara tergantung kepada tipe batubara demikian halnya terhadap peringkat
batubara.
Sifat Umum (General properties) :
Warna,perbedaan warna /shades adalah catatan untuk berbagai macam litotipe (yaitu cerah
untuk vitrain, gelap untuk fusain). Yang lebih penting adalah perubahan makroskopik dari
coklat cerah ke gelap dalam batubara muda dan hitam sempurna dalam batubara tua,
tergantung pada peringkat.
Kilap,juga adalah tergantung pada maceral-independent, tetapi peningkatan secara bertahap
kilap berkaitan dengan pemantulan sinar (light reflectance) yaitu typical daripada
peningkatan peringkat batubara.
Nyala,berkaitan dengan peringkat, daya bakar batubara berbeda memiliki pula nyala yang
berbeda pula, terutama dengan hilangnya zat terbang (yaitu, batubara zat terbang tinggi,
pembakarannya panjang, dan batubara peringkat tinggi rendah zat terbang terbakar dengan
nyalanya pendek). Akan tetapi komposisi maseral juga memegang peranan penting ,
tergantung atas jumlah exinites.
Pelapukan,mengurangi kilapan dan mengurangi kontras antar litotypes.pelapukan disertai
oleh oksidasi dan pengrusakan pada tekstur asal dalam batubara. Singkapan yang melapuk
tidak dapat dipakai untuk diskripsi dan sampling (percontoan). Perpanjangan pelapukan
batubara yang ditambang yang terdapat di penampungan mengurangi kwalitas teknis. Derajat
pelapukan kadang-kadang diekspresikan dengan SLACKING INDEX: gumpalan batubara
akan terapung di air dan kering dan jumlah yang terpisah dapat dideterminasi dengan
pengayakan.
Spontaneous combustion,adalah suatu rekasi dimana tergantung kepada derajat oksidasi,
yaitu pelapukan batubara. Hal ini dapat berbahaya selama penambangan jika tiba-tiba kontak
dengan oksigen dari udara, dan terutama sekali kelembaban, udara basah (damp air),
disebabkan pengapian.
Sifat Fisika (Phisical properties):
Ultrafine structure; Batubara dapat diperikan sebagai substansi colloidal yang terdiri dari
partikel-partikel kecil atau micelles yang mempunyai dimeter mikron,Peningkatan
devolatilisasi (devolatilization), menyebabkan pertumbuhan micelles lebih besar dan menjadi
lebih teratur.
Densitas (density): densitas berkurang pada batubara muda (± 1.5 gr/cm3) hingga batubara
bituminous pada sekitar DOM 70 (1.25 gr/ cm3),dan kemudian bertambah lagi hingga 1.5
pada antrasit dengan DOM 95, selanjutnya akan meningkat tajam melalui meta-antrasit
hingga grafit (± 2.2).
Porositas (porosity). Sebenarnya ada 2 sistim pori dalam batubara, yaitu:Yang pertama
dibentuk oleh pori-pori lebih besar dengan menembuskan mercury dibawah tekanan,dan
pori-pori ultrafines lainnya dengan memasukkan helium ,Dalam batubara peringkat rendah
porositas bisa lebih dari 20% , tetapi cepat berkurang hingga minimum sekitar 2.5% pada
DOM 75. bertambah kembali kearah antrasit (± 10%).
Kompaksi (compaction), tergantung terutama kepada makroporositas,
Kapasitas Adsorpsi (adsorption capacity),tergantung atas area permukaan internal batubara
dan secara mendasar dalam mikroporositas. Tergantung pada penyerapan gas pada low-
temperature, Oleh karena itu gas methane , berasal dari proses koalifikasi pada peringkat
rendah , biasanya tidak dilepas tetapi diserap oleh batubara.Bawaan ini berbahaya dengan
akumulasi gas methane apabila bercampur dengan oxygen dari udara dapat memberikan
munculnya fire-dump explosions (ledakan) di tambang batubara.
Moisture holding capacity atau “total moisture” atau “bed moisture”,dalam batubara
peringkat rendah tergantung besarnya makroporositas dan kecepatan pengurangan dalam
range batubara muda ( yaitu sesungghnya diklassifikasikan dengan kandungan total
moisture), hingga mencapai kurang dari 5% pada DOM 60,Porositas serupa, mencapai
minimum sekitar 1% sekitar DOM 75 dan secara nyata bertambah kembali hingga sekitar 2 –
3% dalam peringkat tertinggi.
Nilai kalori (calorific value), sebenarnya takaran nilai kalori, berbeda untuk 3 grup maseral;
tertinggi pada exinite, menengah pda vitrinite dan terrendah pada inertenit.Nilai kalori
daripada vitrinite adalah parameter rank-classification untuk batubara tua berderajat rendah
dan ketinggiannya tergantung kepada kandungan air (moisture content).
Kekuatan (strength), adalah berhubungan dengan kekerasan (hardness) dan kerapuhan
(friability), selanjutnya sifat daripada batubara muda lebih plastis, Standard perkiraan untuk
batubara tua adalah Vicker’s Hardness Test,Kekerasan batubrara maximum yaitu pada DOM
± 65, minimum pada DOM 35 – 90, dengan anthrasit yang memiliki DOM lebih tinggi dari
94 bertindak sebagai material-material klastik. Mikrokekerasan (Microhardness) HV100
dalam kg/mm2 adalah Vicker microhadness untuk suatu beban 100 g. Kekuatan (the strength)
HV1000 dalam kg/mm2 adalah Vickers microhardness untuk beban 1000 g.Konduktifitas
kelistrikan,Konduktifitas panas,Sifat optis:Reflektifitas sinar,Anisotrophy,Diffraksi sinar-
x,Resonansi elektron,Immersion swelling,Thermal expansion.
Keliatan (plastisitas),pada temperature kamar batubara bersifat/bertindak sebagai kompak
britel (brittle solid),Diskusi mengenai deformasi plastis dan plastisitas pada temperature
tinggi, adalah faktor penting dalam pemurnian batubara (coal refining).
Sifat Kimia (Chemical Properties)
Sulphur(Belerang) hadir dalam jumlah sedikit sebagai campuran organic bawaan (inherent)
dalam batubara dan mungkin berasal dari protein dari tanaman asli yang diperkaya oleh
bakteri sulfur. Bubuk sulfur dalam batubara adalah unsur mineral tambahan dan terdapat
dalam jumlah yang bervariasi. Belerang tidak diinginkan sebab bertindak sebagai polutan
dalam atmosfer dalam atmosfer, kontaminasi dalam distalasi gas, dan mengganggu dalam
pembuatan kokas , sulit terhidrilisis dan memiliki sifat efek korosif yang tinggi di dalam
ovenSebagian akan hilang dalam pengkokasan bercampur dengan zat terbang.
Nitrogen berasal dari protein unsur tanaman asli, biasanya dibawah 1% dan pada batubara
peringkat tinggi hadir hanya sebagai trace,
Pelarutan (Solubility); fraksi-fraksi terlarut dapat diekstraksi dari batubara dengan berbagai
macam larutan organic, tetapi perlarutan adalah tidak pernah lengkap kecuali dibantu oleh
temperatur tinggi untuk mengadakan degradasi panas dan reaksi-reaksi dalam larutan.
Aromatik (Aromaticity) , batubara umumnya highly aromatic. Exinite kurang aromatic
sehubungan dengan vitrinites, tetapi dengan mikrinit bertentangan.
Sifat Teknis
Nilai praktis daripada suatu batubara adalah ditentukan oleh 3 faktor utama;
1. Kandungan unsur terbang (volatile matter)Kandungan volatile batubara penting dalam
ekstraksi coal tar dan gas.Pyrolysis, dimana batubara yang dipanasi dalam oven
dengan pengeluaran oksigen. Nama alternative adalah “dry distillation”.
Produksi utama pyrolusis adalah:coal tar,coal gas, gas metan,gas coke ,
2. Kokabilitas (the Cokeability), Proses pengkokasan: semua batubara berupa vitrinite
adalah layak pengkokasan batubara, tetapi lebih pantas pada peringkat range terbatas
hingga medium (sebagian yang rendah), Dalam proses pengkokasan, adalah peleburan
batubara (the coal melt), pengembangan (swells) dan pelepasan zat terbang. Titik
yang penting adalah peleburan dan devolatisasi,
• Hasil daripada pengkokasan adalah busa (foamy) peleburan porous residu
yang kaya dengan karbon.
• Kokas berkwalitas tinggi diharapkan mengandung kurang dari 7% abu dan
kurang dari 1.3% sulfur (dimana berdampak merugikan terhadap logam).
3. Nilai panas (the heating values).
Ada 3 temperature range dalam pyrolysis :
Low temperature coking (up to ± 6000C)
Medium temperature coking (up to ± 8000C)
high temperature coking (up to ± 10000C).
dimana yang terakhir adalah sangat penting, menghasikan high kokas kwalitas
metalurgi (quality metallurgical coke) dipakai sebagai agen pemisah dalam blast-
furnaces (dapur) . Produk sampingnya (by product) adalah ammonia, benzene,
aromatic tars, dan gas.
HIDROKARBON
PENENTUAN DENSITAS BATUBARA
Disusun oleh :
Putri Rakhmayanti 0610 3040 1002
Reni Lestari 0610 3040 1003
Ria Lestari 0609 3040 0369
Rosalina Almalia 0610 3040 1005
Tri Suhartini 0610 3040 1006
Witi Ekasari 0610 3040 1008
Yusuf Fuadillah 0610 3040 1009
Kelas : 5KIA
Kelompok : III
Instruktur : Ir. KA.Ridwan M.T
Teknik Kimia
Politeknik Negeri Sriwijaya
2012