insya allah bab vii total moisture acc 1

PRAKTIKUM BATUBARALABORATORIUM TEKNOLOGI MINERALPROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BAB VII

ANALISIS TOTAL MOISTURE

7.1. Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum analisis total moisture adalah

praktikan mengerti, mampu melaksanakan, menganalisis serta

membandingkan cara kerja analisis total moisture batubara

dengan metode ASTM dan ISO.

7.2. Dasar Teori

Batubara adalah bahan bakar hydro-karbon yang

terbentuk dari tumbuhan dalam lingkungan bebas oksigen dan

terkena pengaruh panas serta tekanan yang berlangsung sangat

lama. Proses yang disebut coalification ini memakan waktu hingga

puluhan juta tahun dan pada tahap awal pembentukannya

(Asosiasi Pertambangan Indonesia, 1992).

Batubara Indonesia yang berperingkat rendah memiliki

kadar abu dan sulfur yang sangat rendah (rata-rata kandungan

sulfur batubara Indonesia di bawah 1 %) namun memiliki total

kandungan air yang cukup tinggi, yaitu lebih besar dari 40 %.

Padahal kadar air yang tinggi pada batubara peringkat rendah

menyebabkan masalah selama penanganan batubara termasuk

transportasi, penyimpanan, penggilingan, dan pembakaran.

Jumlah air yang terdapat pada batubara dalam bentuk

inherent dan adherent pada kondisi saat batubara tersebut diambil

contohnya (as sampled) atau pada kondisi saat batubara tersebut

diterima (as received) disebut total moisture

Kelompok IX


Kandungan moisture mempengaruhi jumlah pemakaian

udara primernya. Pada batubara dengan kandungan moisture

tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak guna

mengeringkan batubara tersebut pada suhu tetap

(Sukandarrumidi, 1995).

Berdasarkan bentuk–bentuk air yang dianggap sebagai air

batubara, dengan beberapa istilah, yaitu sebagai berikut :

1. Free moisture

Free moisture yaitu sejumlah air yang menguap apabila

sampel batubara dikeringkan dalam ruang terbuka pada

kondisi tertentu sampai didapat berat konstannya Berat

konstan ialah berat penimbangan terakhir apabila pada dua

penimbangan terakhir dicapai perbedaan berat.

Keberadaan free moisture dimungkinkan karena:

a. Bercampurnya air tanah dengan batubara pada waktu

penambangan.

b. Taburan air hujan pada tumpukan batubara.

c. Sisa-sisa air yang tertinggal pada permukaan batubara

setelah proses pencucian.

d. Air yang disemprotkan untuk mengurangi debu pada

tumpukan batubara

2. Inherent moisture,

Inherent moisture yaitu moisture yang dianggap

terdapat di dalam rongga-rongga kapiler dan pori-pori

batubara yang relatif kecil, pada kedalaman aslinya yang

secara teori dinyatakan bahwa kondisi tersebut ialah kondisi

dengan tingkat kelembapan 100% serta suhu 30 derajat

celcius. Karena sulitnya mengsimulasi kondisi batubara di

kedalaman aslinya, maka badan-badan standarisasi

Kelompok IX


menetapkan kondisi pendekatan untuk dipergunakan pada

metode standar pengujian di laboratorium. Standar

internasional, British, Australia dan Amerika menetapkan

bahwa kondisi pendekatan tersebut ialah kondisi dengan

tingkat kelembapan 96–97 % dengan suhu 30 derajat celcius.

sedangkan standar jepang menetapkan kondisi tersebut pada

tingkat kelembapan 67 % dengan suhu 30 derajat celcius.

sehingga hasil yang diperoleh dengan standar jepang selalu

lebih kecil dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan

standar lainnya. Banyaknya jumlah inherent moisture dalam

suatu batubara dapat dipergunakan sebagai tolok ukur tinggi

rendahnya tingkat rank batubara tersebut. Semakin tinggi nilai

inherent moisture suatu batubara, semakin rendah tingkat rank

batubara tersebut.

(Anonim, 2015)

Analisis batubara digolongkan menjadi beberapa analisis,

yakni analisis ultimate (karbon, hidrogen, nitrogen, sulfur dan

oksigen) dan analisis dasar yaitu analisis proksimate (moisture,

ash, volatile matter dan fixed carbon), penentuan unsur tertentu

dalam batubara dan penentuan khusus untuk batubara bahan

bakar (nilai panas, indeks hardgrove, indeks abrasi, suhu leleh

ash, analisis ash, kalor dan lain-lain)

(Muchjidin, 2006).

Untuk mengetahui persentasi kandungan zat-zat atau

mineral tertentu serta nilai total moisture yang terkandung dalam

batubara tersebut agar dapat diketahui kualitasnya, analisis yang

biasa dilakukan pada bagian ini adalah :

Kelompok IX


1. Analisis Ultimate Batubara (Coal Ultimate Analysis)

Analisis ultimate dilakukan untuk menentukan kadar

karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen, (N), dan sulfur

(S) dalam batubara. Kandungan oksigen merupakan indikator

yang paling signifikan dari sifat kimia batubara, yaitu untuk

keperluan penerapannya dipembakaran, pencairan dan

pengkokasan, serta untuk menentukan peringkat. Kandungan

oksigen secara tradisi dihitung sebagai oxygen by different (O

diff) yaitu porsi sisa batubara setelah dikurangi C, H, N dan S.

Kandungan oksigen diperoleh secara tidak langsung sehingga

mengakumulasi semua kesalahan yang terjadi dalam analisis

unsur dalam penentuan basis mineral matter atau basis bebas

mineral matter.

2. Analisis Proksimate Batubara (Coal Proximate Analysis)

Analisis proksimate 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).

a. Analisis Kadar Moisture

Analisis kadar moisture, yaitu mengukur kandungan

air dalam batubara saat batubara itu di analisis. Cara

mengujinya yaitu dengan menyiapkan sejumlah sample

batubara dengan ukuran halus 0.212 mm atau 0.250 mm

dipanaskan dengan suhu di atas titik didih air menggunakan

oven khusus pada suhu 105ºC - 110ºC.

Ada 2 cara dalam menganalisis kadar air yang

terkandung dalam batubara tersebut yang pertama

menggunakan gas tekan tujuannya agar uap air yang sudah

Kelompok IX


terbentuk terdorong dari dalam oven dengan cepat. Yang

kedua dengan menggunakan gas yang sukar bereaksi

seperti gas inert yaitu gas nitrogen. Jadi saat batubara

dipanaskan maka dialirkan gas nitrogen pada ruangan

oven. Kadar air dihitung dari berat yang hilang setelah

dipanaskan.

Gambar 7.1

Sketsa Oven Total Moisture

Pada analisis kadar moisture, kita dapat mengetahui

total moisture yang diperhitungkan jumlahnya. Dimana total

moisture (TM) adalah moisture yang terkandung dalam

contoh batubara yang diterima di laboratorium, yang mana

menggambarkan kandungan moisture sumber batubara

yang diambil contohnya tersebut.

Residual moisture adalah jumlah persen moisture

yang terkandung pada contoh batubara yang sebelumnya

telah dikeringkan (air dried), baik itu contoh yang telah

dihaluskan sampai ukuran partikel 212/250 micron (untuk

general analysis), maupun contoh yang telah digiling

sampai ukuran yang lebih kasar, seperti 0.250, 0.850, 2.36,

dan 3.00 mm.

Kelompok IX


Hasil analisis free moisture dan residual moisture

kemudian dihitung untuk mendapatkan total moisturenya

dengan rumus:

TM = FM + RM (1-FM/100) .........................................(7.1)

Dimana:

TM = Total Moisture

FM = Free Moisture

RM = Residual Moisture

b. Kadar Abu (Ash Content)

Analisis kadar abu batubara adalah proses dimana

tujuan akhirnya ingin mendapatkan kadar abu dalam

batubara. kadar abu batubara ini mencerminkan kadar abu

pada asal batubara itu di ambil meski mengalami proses

preparasi yang sama dengan analisis kadar air.

Cara mengujinya yaitu dengan menyiapkan sejumlah

sampel dengan berat tertentu sampel batubara kemudian

dipanaskan secara bertahap sampai mencapai temperature

8150C dalam waktu tertentu sampai didapat berat yang

konstan.

Gambar 7.2

Sketsa Automatik Proximate

c. Volatile Matter

Kelompok IX


Volatile matters adalah kandungan batubara yang

terbebaskan pada temperatur tinggi tanpa keberadaan

oksigen (misalnya CxHy, H2, SOx, dan sebagainya). Cara

mengujinya yaitu dengan menyiapkan sejumlah sampel

dengan berat tertentu, sampel dipijarkan pada suhu 900-

950°C tanpa kontak dengan udara dalam waktu tertentu.

Zat terbang dihitung dari komponen yang hilang dikurangi

kadar airnya.

Gambar 7.3

Sketsa Volatile Matter Analyzer

d. 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 ultimate karena sebagian karbon

berikatan membentuk senyawa hidrokarbon volatile. Nilai

FC tidak didapat melalui analisis tetapi melalui perhitungan.

e. Total Sulfur

Total sulfur adalah banyaknya kandungan sulfur

dalam batubara, baik itu sulfur organik atau sulfur an-

organik. Sulfur atau belerang dalam batubara dapat

dijumpai dalam wujud mineral pirit, kalsium sulfat,

Kelompok IX


atau belerang organik. Pada saat pembakaran

berubah menjadi SO2.

Sejumlah contoh batubara dipanaskan diatas tungku

pada suhu 1350°C dan dialirkan gas O2 dengan kederasan

1 liter/menit membentuk gas SO2 yang ditampung pada

bejana yang berisikan hidrogen peroksida membentuk

asam sulfat, asam sulfat dititar dengan natrium tetraborat

dengan Double indikator methylene red ditambah

methylene blue dari warna ungu berubah menjadi

kehijauan.

Gambar 7.4

Sketsa Alat Uji Kadar Sulfur

(Anonim, 2015)

Dalam analisis proksimat, pembuatan laporan biasanya

dipakai basic pelaporan, berupa istilah-istilah sebagai berikut:

a. As Received (ar)

Pada basis as received, berarti semua dianalisis

dihitung mundur dengan memasukkan kadar lengas total

dari sampel. Hal ini mungkin dilakukan apabila batubara

dalam keadaan sangat basah akibat terendam lama atau

terkena hujan.

................................................... (7.3)

Kelompok IX


Dimana :

ar = As received (%)

ad = Air dried (%)

IM = Inherent Moisture (%)

TM = Total Moisture (%)

....................................................(7.4)

Dimana :

ar = As received (%)

db = Dry basis (%)

TM = Total moisture (%)

b. Air dried (ad)

Pada basis air dried, berarti sampel batubara yang

akan dianalisis ditempatkan pada udara terbuka dan

dibiarkan mongering perlahan-lahan. Hal ini bertujuan agar

kadar lengas berangsur-angsur mencapai keseimbangan

kelembaban udara. Jika kadar lengas dari sampel ini akan

ditentukan kemudian, maka diperoleh kadar lengas pada

basis air dried (ad). Pada basis dry artinya dalam keadaan

kering maka kadar lengasnya adalah nol, maka analisis

baru dapat dihitung dengan mudah.

....................................................(7.5)

Kelompok IX


Dimana :

Ad = Air dried (%)

Ar = As received (%)


IM = Inherent moisture (%)

Dimana :

Ad = Air dried (%)

Db = Dry basis (%)


(World Coal Institute, 2007)

c. Dry ash-free (daf)

Pada analisis ini, kadar abu dan kadar lengas

diabaikan. Oleh karena itu, maka nilai dari kadar abu dan

kadar lengas dianggap nol. Kadar abu dan kadar lengas

telah diketahui, maka perhitungan menjadi lebih sederhana.

Analisis dengan basis dry ash-free (daf) berkaitan denan

adanya material organik yang murni pada basis dry minerial

matter-free, analisis ini diperlukan untuk member gambaran

mengenai komposisi organik. Oleh karena itu, kadar abu

dapat dihitungdengan mudah.

d. Dry Basis (db)

Analisis yang didasarkan atas dasar persen bebas air

untuk menghindari pada analisis proksimat yang

disebabkan dari kandungan air dry.

e. Dry Mineral matter Free basis (dmmf)

Dasar ini juga untuk menunjukkan kondisi hipotesis di

mana batubara bebas dari semua air dan mineral matter.

Kelompok IX


Dasar ini biasa dipakai pada analisis ultimate, zat terbangn

dan nilai kalor.

Kebanyakan pengujian yang dilakukan pada batubara

bersifat empiris. Hasil yang diperoleh tidak secara absolut

mengukur sifat–sifat intrinsik dari batubara tersebut, tetap

dengan melakukan perbandingan terhadap batubara–batubara

tertentu yang memiliki peringkat, jenis dan sifat analisis yang

mirip atau berdekatan. Adapun analisis-analisis lainnya yang

dapat digolongkan analisis proximate antara lain sebagai

berikut:

a. Ash fusion temperature (AFT) adalah analisis yang dapat

menggambarkan sifat pelelehan abu batubara yang diukur

dengan mengamati perubahan bentuk contoh abu yang

telah dicetak berupa kerucut, selama pemanasan

bertahap.Analisis biasanya dilakukan dengan dua kondisi

pemanasan, yaitu kondisi oksidasi dan kondisi agak reduksi.

Pada kondisi reduksi, pemanasan dilakukan dalam tabung

pembakaran yang dialiri oleh campuran 50% gas hidrogen

dan 50% gas karbondioksida, sedangkan pada kondisi

oksidasi pemanasan dilakukan dalam tabung pembakaran

yang dialiri oleh 100% gas karbondioksida.

b. Hardgrove grindbility index (HGI) adalah indeks yang

menggambarkan tingkat kemudahgerusan batubara oleh

alat penggerus (pulverizer) di lapangan, yang proses

pembakaran batubaranya menggunakan partikel batubara

halus (75 micron) yang biasa disebut dengan pulverized fuel

(pf).

c. Abrasion index adalah indeks yang menunjukkan daya

abrasi (kikis) batubara terhadap bagian dari alat yang

Kelompok IX


dipergunakan untuk menggerus batubara tersebut

(pulverizer) sebelum dipergunakan sebagai bahan bakar.

Semakin tinggi nilai abrasive index suatu batubara semakin

tinggi pula biaya pemeliharaan alat penggerus batubara

tersebut.

d. Trace Element adalah analisis ini dilakukan untuk

mengetahui komposisi unsur dalam batubara yang

dianggap berbahaya terhadap lingkungan. Jumlahnya kecil,

misalnya merkuri, arsen, selenium, fluorine, cadmium dsb.

e. Crucible swelling number (CSN) adalah salah satu tes untuk

mengamati caking properties batubara, yang paling

sederhana dan mudah dilakukan. Caking adalah sifat yang

menggambarkan kemampuan batubara membentuk

gumpalan yang mengembang selama proses pemanasan.

f. Gray-King coke type adalah analisis untuk mengamati

coking coal. Coking adalah sifat yang berhubungan dengan

perilaku batubara selama proses carbonisation (proses

pembuatan coke secara komersial) serta sifat coke yang

dihasilkannya. Tes ini dilakukan pada tingkat pemanasan

yang lambat yang lebih mirip dengan tingkat pemanasan

pada coke oven.

g. Roga index adalah indeks yang didapat dari salah satu tes

caking yang disebut roga test. Tes ini untuk mengukur

caking power. Indeks ini dipergunakan dalam klasifikasi

batubara internasional sebagai alternatif dari crusible

swelling number.

h. Calorivic value adalah jumlah panas yang dihasilkan oleh

pembakaran contoh batubara di laboratorium. Pembakaran

dilakukan pada kondisi standar, yaitu pada volume tetap

Kelompok IX


dan dalam ruangan yang berisi gas oksigen dengan

tekanan 25 atm. Selama proses pembakaran yang

sebenarnya pada ketel, nilai calorivic value ini tidak pernah

tercapai karena beberapa komponen batubara, terutama air,

menguap dan menghilang bersama-sama dengan panas

penguapannya. Maksimum kalori yang dapat dicapai

selama proses ini adalah nilai net calorivic value. Calorivic

value dikenal juga dengan specific energy dan satuannya

adalah kcal/kg atau cal/g, MJ/kg,Btu/lb.

i. Relative density adalah perbandingan berat contoh

batubara (+2 gram) yang dihaluskan (-212 micron), dengan

berat air yang dipindahkan oleh contoh batubara tersebut

dari pycnometer yang dipergunakan untuk pengujian pada

suhu 30 + 0.1oC. Relative density suatu batubara

tergantung dari rank dan kandungan mineralnya. Relative

density dengan kandungan ash suatu batubara, dari rank

dan jenis yang sama, mempunyai korelasi yang baik

sehingga dapat dipergunakan sebagai alat untuk

memperkirakan kandungan ash suatu batubara dari relative

densitynya.

Kelompok IX

insya allah bab vii total moisture acc 1

Documents