Penentuan Kadar Air Dalam Batubara

Penentuan Kadar Air Dalam Batubara

 

I. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan kadar air yang terdapat dalam sampel batubara dengan menggunakan metode ASTM D3173-03

II. DASAR TEORI

2.1 Analisa Proksimat

Analisis umum yang dilakukan pada batubara, baik oleh perusahan pertambangan atau oleh pembeli disebut sebagai analisis proksimat (proximate analysis). Analisis proksimat ini cukup sederhana tetapi memerlukan peralatan khusus dan standar. Analisis proksimat terdiri dari empat nilai analisis yang jika dijumlahkan akan bernilai 100% yaitu:

-          Kadar lengas (moisture)

-          Kadar abu (ash)

-          Zat terbang (volatile matter)

-          Karbon tertambat (fixed carbon)

Keempat nilai ini tidak dapat memberikan gambaran data mengenai struktur batubara, tetapi sangat bermanfaat untuk mengetahui tingkat pemanfaatan batubara di dalam industri pengguna batubara. Analisis sederhana seperti ini digunakan untuk mengetahui pengaruh penurunan batubara pada kondisi yang berbeda-beda, yaitu pada suhu tinggi dan suhu rendah, serta dengan atau tanpa udara.

2.2 Total Moisture

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.

Lengas yang terdapat di dalam batubara, dapat menempel di permukaan partikel batubara atau berada di dalam partikel batubara. Karena itu dikenal kadar lengas bebas (free moisture), kadar lengas inherent (inherent moisture), dan kadar lengas total (total moisture). Kehilangan berat yang terjadi setelah sampel batubara yang diterima, digerus sampai berukuran 3 mm dan langsung dipanaskan di dalam oven pada suhu antara 104°C sampai 110°C dinyatakan sebagai kadar lengas total.

Lengas bebas biasanya akan terlepas ke udara apabila batubara dibiarkan di dalam suatu ruang pada suhu kamar, sampai terjadi kesetimbangan dengan kondisi udara di sekitarnya. Kehilangan berat selama sampel ditempatkan di dalam ruang pada suhu kamar disebut lengas bebas.

Lengas bebas terdapat di dalam batubara secara mekanik, pada permukaan dan di dalam craks serta pada lubang-lubang kapiler yang cukup besar, dan lengas bebas mempunyai tekanan uap normal. Kadar lengas bebas pada prinsipnya tergantung pada kondisi basah atau kering selama batubara terekspos saat penambangan, benefisiasi, transportasi, handling dan storage serta pada distribusi ukuran batubara, di mana batubara yang halus lebih banyak mengadsorpsi lengas dibandingkan batubara yang kasar.

Kadar lengas inherent (IM) diperoleh dari kehilangan berat yang terjadi setelah sampel batubara tanpa lengas bebas dipanaskan di dalam oven pada suhu antara 104°C sampai 110°C. Secara fisik lengas inherent terdapat dalam struktur pori internal batubara dan mempunyai tekanan uap lebih rendah dari tekanan uap normal. Lengas inherent relatif tidak sensitif pada kondisi atmosfir. Kadar IM dapat dianggap sebagai karakteristik dasar dari batubara, pada umumnya kadar lengas inherent semakin tinggi dengan semakin rendahnya peringkat batubara di mana antrasit mengandung sekitar 1- 2% IM, batubara low volatile bituminous mengandung 1-4% IM, batubara high volatile bituminous mengandung 5-10% IM, dan lignit mengandung IM di atas 45%. Moisture content dalam sample (IM% adb) dihitung dari massa yang hilang setelah pemanasan (Sukandarrumidi, 2008).

Tinggi Rendahnya Total Moisture akan tergantung pada :

- Peringkat Batubara

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 permukaannya.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

Kondisi batubara, size distribusi sampel batubara yang diambil terlalu besar atau terlalu kecil dan cuaca pada saat pengambilan sampel (Muchjidin, 2006).

III. ALAT DAN BAHAN

3.1 Alat

3.1.1 Minimum Free Space Oven (MFS OVEN)

3.1.2 Neraca Digital

3.1.3 Kaca arloji (Dish) 6 buah

3.1.4 Tray Aluminium (Tutup)

3.1.5 Spatula 1 buah

3.2 Bahan

3.2.1 Sampel batubara kasar

3.2.2 Sampel batubara halus

IV. PROSEDUR KERJA

4.1 Disiapkan alat MFS oven, dish + tutup, dan timbangan.

4.2 Ditimbang dish + tutup yang bersih dan kering yang sudah dipanaskan dalam oven selama 15-30 menit (M1).

4.3 Ditambahkan 1 gr sampel kedalam dish (M2).

4.4 Dimasukkan dish tanpa tutup kedalam MFS oven selama 1 jam. Kemudian, keluarkan dari dalam oven dan pasang tutup dish secepatnya. Didinginkan di suhu ruangan selama 5 menit.

4.5 Ditimbang segera dish + tutup beserta sampel sampai mg terdekat (M3).

4.6 Dilakukan analisa sampel secara triplo. Lalu dihitung nilai moisture-nya.

V. DATA PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

5.1 Data Pengamatan

No	Parameter Pengamatan	Data Pengamatan
		Sampel 1(kasar)	Sampel 2 (halus)
1	Berat KA + Sampel + Tutup (M1)	26,1059 gram	26,9539 gram
		27,1286 gram	26,3627 gram
		26,7216 gram	25,7017 gram
2	Berat KA + Sampel + Tutup (Sebelum Pemanasan) (M2)	27,1006 gram	27,9550 gram
		28,1273 gram	26,3634 gram
		27,7238 gram	26,7010 gram
3	Berat KA + Sampel + Tutup (Setelah Pemanasan) (M3)	26,9347 gram	27,8388 gram
		27,9619 gram	26,2454 gram
		27,5594 gram	26,5847 gram
4	% Moisture	16,67 %b/b	11,61 %b/b
		16,57 %b/b	11,79 %b/b
		16,40 %b/b	11,64 %b/b
5	Rata-rata % Moisture	16,55 %b/b	11,68 %b/b

5.2  Perhitungan

Perhitungan kandungan moisture adalah sebagai berikut :                  

                  M %    =    M2 - M3    X 100 %

                                    M2 - M1

Sampel 1:

1. %Moisture = (27,1006 - 26,9347)  X 100%

                         (27,1006 - 26,1059)

                      = 0,1659  X 100%  = 16,67% b/b

                         0,9947

2. %Moisture = (28,1273 - 27,9619)  X 100%

                         (28,1273 - 27,1286)

                      = 0,1654   X 100%  = 16,57% b/b

                         0,9987

3. %Moisture = (27,7238- 27,5594)  X 100%

                         (27,7238 - 26,7216)

                      = 0,1644  X 100%  = 16,40% b/b

                         1,0022

Rata-rata %Moisture = (16,67% + 16,57% + 16,40%) / 3

                                 = 16,55% b/b

                                 

Sampel 2:

1. %Moisture = (27,9550 - 27,8388)  X 100%

                         (27,9550 - 26,9530)

                      = 0,1162  X 100%  = 11,61% b/b

                         1,0011

2. %Moisture = (26,3634 - 26,2454)  X 100%

                         (26,3734 - 25,3627)

                      = 0,1180   X 100%  = 11,79% b/b

                         1,0007

3. %Moisture = (26,7010 - 26,5847)  X 100%

                         (26,7010 - 25,7017)

                     = 0,1163   X 100%  = 11,64% b/b

                        0,9993

Rata-rata %Moisture = (11,61% + 11,79% + 11,64%) / 3

                                 = 11,68% b/b

VI. PEMBAHASAN

Pada percobaan kali ini adalah menentukan kadar air dalam batubara dengan menggunakan metode ASTM D3173-03. Pertama-tama, kaca arloji dan aluminium foil dipanaskan untuk menghilangkan kontaminasi yang ada. Kemudian, saat selesai tutup dibuka agar kontaminasinya menguap keluar. Saat pemanasan, kaca arloji beserta sampel dimasukkan tanpa tutup kedalam oven agar pengeringan cepat terjadi.

Suhu yang digunakan dalam pembakaran adalah 104-110°C. Karena titik didih air adalah 100°C, dengan menaikkan suhu hingga 110°C diharapkan dapat mempercepat batubara untuk menyerap moisture.

Hubungan moisture dengan luas permukaan, percobaan ini menggunakan dua sampel yaitu sampel kasar dan sampel halus. Pada luas permukaan yang lebih besar akan lambat mengeringkan air daripada yang luas permukaannya kecil. Berarti dibandingkan dengan sampel kasar, sampel batubara yang halus lebih banyak mengabsorbsi moisture.

Selain menggunakan metode ASTM D3173-03 yang contoh batubaranya dikering udarakan mencapai berat konstan (tetap), juga terdapat metode-metode lain seperti ISO dan SNI. Perbedaan dari setiap metode ialah dari metode ISO 11722:1999, contoh batubara dikering udarakan dengan nitrogen. Sedangkan pada SNI 13-3477-1994, contoh batubara kering dipanaskan di dalam oven dengan dialiri nitrogen.

Hubungan moisture dengan nilai kalori, kadar air dalam batubara dapat mempengaruhi nilai kalori. Semakin rendah kadar airnya maka akan semakin tinggi nilai kalorinya. Dari kedua sampel didapat rata-rata kadar air sebesar 11,68%b/b untuk sampel halus dan 16,55%b/b untuk sampel kasar. Maka kedua sampel ini termasuk jenis batubara sub bituminuos yang memiliki kadar air > 10%.

Hasil kadar air yang didapatkan berbeda dengan standar ASTM, ISO dan SNI. Sebab, ASTM menetapkan standar kadar air dalam batubara sebesar 8%, ISO sebesar 9%, dan SNI sebesar 10%. Maka dari hasil percobaan yang dilakukan, kadar air dalam batubara tersebut belum memenuhi standar dari metode yang telah ditetapkan.

VII.KESIMPULAN

Dari hasil percobaan didapat rata-rata %moisture dari sampel kasar adalah sebesar 16,55%b/b dan dari sampel halus sebesar 11,68%b/b.

VIII.DAFTAR PUSTAKA

Muchjidin. 2006. Pengendalian Mutu dalam Industri Batubara. Bandung: Institut Teknologi Bandung

Sukandarrumidi. 2008. Batubara dan Gambut. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada

Tim Penyusun. 2014. Praktikum Kimia Analisa Batubara. Samarinda: POLNES