Kumpulan Soal Teknologi Batubara
1. Jelaskan mengapa jika dibandingkan dengan bahan bakar
fosil, batubara mempunyai keunggulan yang besar?
Karena batubara memiliki sumber daya yang banyak dibanding
bahan bakar fosil dan teknologi untuk membuatnya telah tersedia.
2. Apa yang dimaksud dengan karbonasi? Jelaskan mekanisme
reaksinya!
Karbonasi merupakan proses konversi batubara yang bertujuan
untuk meningkatkan kandungan karbon.
Proses karbonasi pada suhu rendah (500-700°C) untuk
mensuplai gas untuk tujuan penerangan dan menghasilkan bahan bakar yang tidak
berasap. Pada suhu tinggi (750-1500°C), hasil dari penguraian suhu tersebut
adalah kokas untuk bahan bakar tanur dan bahan pereduksi.
3. Jelaskan perbedaan pencairan batubara langsung dan tidak
langsung!
Pada pencairan batubara langsung, batubara diubah menjadi
bahan bakar cair sedangkan pada pencairan tidak langsung, batubara diubah
terlebih dahulu menjadi gas.
4. Jelaskan proses gasifikasi batubara!
Pembakaran tidak sempurna dari batubara dengan mengurangi
pasokan oksigen untuk mengubah batubara padat menjadi gas.
5. Jelaskan proses pembriketan batubara dan jenis briket
yang ada!
Briket batubara adalah bahan bakar padat yang terbuat dari batubara dengan sedikit campuran seperti tanah liat dan tapioka, bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatif atau merupakan program pengganti minyak tanah yang paling murah dan dimungkinkan untuk dikembangkan secra massal dalam waktu yang relatif singkat mengingat teknologi dan peralatan yang digunkan relatif sederhana.
Jenis briket: non karbonasi, berkarbonasi dan bio briket
1. a. Dalam analisa sample pada suatu badan pengujian
batubara dikenal dengan analisa ASTM dan ISO. Apa yang anda ketahui tentang
analisa tersebut dan bagaimana metode analisanya?
ASTM adalah sebuah lembaga non profit internasional yang
menerapkan standar, metode tes, rekomendasi praktek hingga definisi atas sebuah
material benda termasuk di industri teknologi informasi. Metode ASTM meliputi:
Antrasit, Bituminuous, Sub-bituminuous, dan Lignit.
ISO adalah suatu asosiasi global yang terdiri dari
badan-badan standarisasi nasional. Metode ISO meliputi: Hard coal dan Brown
coal
b. Sebutkan dan jelaskan macam-macam moisture dalam
batubara!
Macam-macam moisture:
- Free moisture adalah moisture yang datang dari luar, yang
pada waktu batubara ditimbang, diangkat atau kehujanan.
- Residual moisture adalah sisa air yang terdapat dalam
batubara setelah dihilangkan free moisturenya
- Total moisture adalah total kandungan air yang terdapat
pada batubara yang berasal dari free moisture dan residual moisture.
c. Jelaskan apa itu Ash dan bagaimana dampaknya serta cara
penanggulangannya (tinjau dari segi penggunaannya)!
Ash adalah bahan-bahan yang tidak terbakar setelah
pembakaran sampel.
- Dampak dari Ash: Semakin tinggi kadar abu akan
mempengaruhi tingkat pengotoran, keausan, dan korosi peralatan yang dilalui.
- Cara penanggulangannya adalah cara penanganan yang tepat
dilihat dari segi penggunaan batubara.
2. a. Jelaskan apa yang dimaksud dengan preparasi sample
batubara dan tahapan-tahapan apa saja yang mendukung dalam proses preparasi
sample?
Preparasi adalah perlakuan awal pada sampel yang disiapkan
untuk analisa di laboratorium.
Tahap preparasi sampel:
- Pengeringan udara (Air Dying)
- Penghancuran (Crushing)
- Pembubukan (Milling)
- Penyimpanan (Storage)
b. Jelaskan apa yang dimaksud dengan metode UBC serta apa
kelebihan dan kekurangan dari metode UBC tersebut?
Metode UBC (Upgraded Brown Coal) merupakan proses
peningkatan nilai kalori batubara berkalori rendah melalui penurunan kadar air
lembab dalam batubara.
Kelebihan:
- meningkatkan kualitas batubara
- nilai kalori tinggi
- kadar air rendah
Kekurangan:
- kurang efektif
- waktunya lama
c. Apa kelebihan dan kekurangan briket batubara dan
bagaimana cara mengatasinya?
Kelebihan:
- Lebih murah dibandingkan kerosin
- Tidak beresiko meledak/ terbakar
Kekurangan:
- Sulit dinyalakan
- Ketika sudah menyala, sulit dimatikan
Cara mengatasi:
Dengan menambahkan zat penyulut ke dalam campuran briket
batubara.
d. Mengapa batubara perlu dikarbonasi, apa saja manfaatnya?
Untuk meningkatkan kandungan karbon pada batubara. Kokas
yang dihasilkan digunakan untuk bahan bakar tanur dan bahan pereduksi.
3. Jelaskan istilah-istilah dibawah ini:
a. Fixed Carbon
Fixed carbon merupakan kadar karbon yang pada temperature
penetapan volatile matter tidak menguap.
b. Presisi
Presisi adalah ukuran besaran keterikatan antara beberapa
hasil uji.
c. Gross Sample
Gross Sample adalah suatu kumpulan yang mewakili lot / unit
sampling atau gabungan dari beberapa increment.
d. Volatile Matter
Volatile matter/zat terbang, adalah bagian organik batubara
yang menguap ketika dipanaskan pada temperature tertentu.
e. Ash Content
Batubara sebenarnya tidak mengandung abu, melainkan
mengandung mineral matter. Namun sebagian mineral matter dianalisa dan dinyatakan
sebagai kadar Abu atau Ash Content.
CALORIFIC VALUE
Calorific Value adalah nilai energi yang dapat dihasilkan
dari pembakaran batubara.
Nilai kalori batubara dapat dinyatakan dalam satuan: MJ/Kg ,
Kcal/kg, BTU/lb.
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.
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.
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.
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 extraneous.
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 beberapa 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.
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.
TOTAL MOISTURE
Total moisture biasanya ditentukan pada batubara mulai dari
explorasi sampai transhipment. Nilainya sangat penting sekali, karena dalam
penjualannya nilai TM sangat diperhatikan dan menentukan harga jual dari batubara
tersebut selain berpengaruh pada nilai parameter-parameter lain dalam basis as
received. Dalam explorasi, TM ditentukan untuk menaksir atau memperkirakan
nilai TM batubara in-situ sekaligus untuk menentukan nilai surface moisturenya
dari selisih antara TM dan EQM. Karena TM adalah jumlah dari EQM dengan Surface
moisture. ( TM = EQM + SM ). Selain itu, nilai TM yang didapat dari sample core
pada saat explorasi banyak digunakan oleh geologist-geologist untuk menampilkan
data dalam basis as received pada saat batubara tersebut belum ditambang. Yang
paling menentukan dalam penentuan TM ini adalah samplingnya. Dimana sesaat
setelah sample batubara disampling sesegera mungkin sample tersebut harus
dimasukan kedalam kontainer yang ditutup sangat rapat sehingga tidak ada
moisture yang masuk ataupun keluar dari sample tersebut. Apabila ini terlaksana
dengan baik maka nilai TM yang diperoleh dapat dianggap mewakili nilai moisture
batubara yang diambil samplenya tersebut pada saat dan keadaan batubara tersebut
disampling. Prinsip ini biasanya sulit terlaksana pada sample core dari sample
Pit atau bor dalam, karena dari sample core tersebut masih ada beberapa data
yang harus dicatat dan diamati. Sehingga sample tersebut tidak segera dapat
dimasukan kedalam kontainer yang kedap udara sesaat setelah disampling. Selain
itu pada saat pemboran biasanya menggunakan air selama coring dilakukan.
Sehingga kontaminasi batubara tersebut oleh air yang bukan berasal dari
batubara mungkin sekali terjadi. Oleh karena itu nilai TM tersebut menjadi
tidak begitu reliable untuk menunjukan nilai TM batubara in-situ. Nilai TM yang
diperoleh juga biasanya sangat fluktuatif nilainya.
Pada coal in bulk, nilai TM ini dipengaruhi oleh luas
permukaan batubara (size distribusi ), juga oleh cuaca, sehingga nilai TM pada
coal in bulk relatif fluktuatif seiring dengan keadaan cuaca atau musim dan
size distribusi dari batubara tersebut terutama setelah di crushing.
FIXED CARBON
Fixed carbon adalah parameter yang tidak ditentukan secara
analisis melainkan merupakan selisih 100% dengan jumlah kadar moisture, ash,
dan volatile matter. Fixed carbon ini tidak sama dengan total carbon pada
Ultimate. Perbedaan yang cukup jelas adalah bahwa Fixed carbon merupakan kadar
karbon yang pada temperature penetapan volatile matter tidak menguap. Sedangkan
carbon yang menguap pada temperature tersebut termasuk kedalam volatile matter.
Sedangkan total carbon yang ditentukan pada Ultimate analysis merupakan semua
carbon dalam batubara kecuali carbon yang berasal dari karbonat. Jadi baik
hidrokarbon yang termasuk kedalam Volatile matter atau Fixed carbon termasuk di
dalamnya. Penggunaan nilai parameter ini sama dengan volatile matter yaitu
sebagai parameter penentu dalam klasifikasi batubara dalam ASTM standard. Serta
untuk keperluan tertentu fixed carbon bersama volatile matter dibuat sebagai
suatu ratio yang dinamakan fuel ratio (FC/VM).
Sifat-Sifat Fisik & Kimia Batubara
1) Sifat Fisik
Sifat fisik batubara tergantung kepada unsur kimia yang
membentuk batubara tersebut, semua fisik yang dikemukakan dibawah ini mempunyai
hubungan erat satu sama lain.
a) Berat jenis
Berat jenis (specific gravity) batubara berkisar dari
1,25g/cm3 sampai 1,70 g/cm3, pertambahannya sesuai dengan peningkatan derajat
batubaranya. Tetapi berat jenis batubara turun sedikit dari lignit (1,5g/cm3)
sampai batubara bituminous (1,25g/cm3), kemudian naik lagi menjadi 1,5g/cm3
untuk antrasit sampai grafit (2,2g/cm3). Berat jenis batubara juga sangat
bergantung pada jumlah dan jenis mineral yang dikandung abu dan juga kekompakan
porositasnya. Kandungan karbon juga akan mempengaruhi kualitas batubara dalam
penggunaan. Batubara jenis yang rendah menyebabkan sifat pembakaran yang baik.
b) Kekerasan
Kekerasan batubara berkaitan dengan struktur batubara yang
ada. Keras atau lemahnya batubara juga terkandung pada komposisi dan jenis
batubaranya. Uji kekerasan batubara dapat dilakukan dengan mesin Hardgrove
Grindibility Index (HGI). Nilai HGI menunjukan nilai kekerasan batubara. Nilai
HGI berbanding terbalik dengan kekerasan batubara. Semakin tinggi nilai HGI ,
maka batubara tersebut semakin lunak. Dan sebaliknya, jika nilai HGI batubara
tersebut semakin rendah maka batubara tersebut semakin keras.
c) Warna
Warna batubara bervariasi mulai dari berwarna coklat pada
lignit sampai warna hitam legam pada antrasit. Warna variasi litotipe (batubara
yang kaya akan vitrain) umumnya berwarna cerah.
d) Goresan
Goresan batubara warnanya berkisar antara terang sampai coklat
tua. Pada lignit, mempunyai goresan hitam keabu-abuan, batubara berbitumin
mempunyai warna goresan hitam, batubara cannel mempunyai warna goresan dari
coklat sampai hitam legam.
e) Pecahan
Pecahan dari batubara memperlihatkan bentuk dari potongan batubara
dalam sifat memecahnya. Ini dapat pula memeperlihatkan sifat dan mutu dari
suatu batubara. Antrasit dan batubara cannel mempunyai pecahan konkoidal.
Batubara dengan zat terbang tinggi, cenderung memecah dalam bentuk persegi,
balok atau kubus.
2) Sifat Kimia
Sifat kimia dari batubara sangat berhubungan langsung dengan
senyawa penyusun dari batubara tersebut, baik senyawa organik ataupun senyawa
anorganik. Sifat kimia dari batubara dapat digambarkan sebagai berikut :
a) Karbon
Jumlah karbon yang terdapat dalam batubara bertambah sesuai
dengan peningkatan derajat batubaranya. Kenaikan derajatnya dari 60% sampai
100%. Persentase akan lebih kecil daripada lignit dan menjadi besar pada
antrasit dan hamper 100% dalam grafit. Unsur karbon dalam batubara sangat
penting peranannya sebagai penyebab panas. Karbon dalam batubara tidak berada
dalam unsurnya tetapi dalam bentuk senyawa. Hal ini ditunjukkan dengan jumlah
karbon yang besar yang dipisahkan dalam bentuk zat terbang.
b) Hidrogen
Hidrogen yang terdapat dalam batubara berangsur-angsur habis
akibat evolusi metan. Kandungan hidrogen dalam liginit berkisar antara 5%, 6%
dan 4.5% dalam batubara berbitumin serta sekitar 3% smpai 3,5% dalam antrasit.
c) Oksigen
Oksigen yang terdapat dalam batubara merupakan oksigen yang
tidak reaktif. Sebagaimana dengan hidrogen kandungan oksigen akan berkurang
selam evolusi atau pembentukan air dan karbondioksida. Kandungan oksigen dalam
lignit sekitar 20% atau lebih, dalam batubara berbitumin sekitar 4% sampai 10%
dan sekitar 1,5% sampai 2% dalam batubara antrasit.
d) Nitrogen
Nitrogen yang terdapat dalam batubara berupa senyawa organik
yang terbentuk sepenuhnya dari protein bahan tanaman asalnya jumlahnya sekitar
0,55% sampai 3%. Batubara berbitumin biasanya mengandung lebih banyak nitrogen
daripada lignit dan antrasit.
e) Sulfur
Sulfur dalam batubara biasanya dalam jumlah yang sangat
kecil dan kemungkinan berasal dari pembentuk dan diperkaya oleh bakteri sulfur.
Sulfur dalam batubara biasanya kurang dari 4%, tetapi dalam beberapa hal
sulfurnya bisa mempunyai konsentrasi yang tinggi. Sulfur terdapat dalam tiga
bentuk, yaitu :
• Sulfur Piritik (piritic Sulfur)
Sulfur Piritik biasanya berjumlah sekitar 20% - 80% dari
total sulfur yang terdapat dalam makrodeposit (lensa, urat, kekar, dan bola)
dan mikrodeposit (partikel halus yang menyebar).
• Sulfur Organik
Sulfur Organik biasanya berjumlah sekitar 20% - 80% dari
total sulfur, biasanya berasosiasi dengan konsentrasi sulfat selama pertumbuhan
endapan.
• Sulfat Sulfur
Sulfat terutama berupa kalsium dan besi, jumlahnya relatif
kecil dari seluruh jumlah sulfurnya.
Hitung nilai konversi berikut!
1) 5600 kcal/kg = MJ/kg
5600 x 0.004187 = 23447 MJ/kg
2) 11000 Btu/lb = kcal/kg
11000 x 0,555 = 6105 kcal/kg
3) 50 MJ/kg = Btu/lb
50 x 429,923 = 21496,15 Btu/lb
4) 60000 Btu/lb = MJ/Kg
60000 x 0,002326 = 139,56 MJ/Kg
5) 55 MJ/Kg = kcal/kg
55 x 238,85 = 13136,75 kcal/kg
6) 15000 kcal/gr = Btu/lb
15000 x 1,8 = 27000 Btu/lb
3. Spektrum molekul cenderung merupakan pita serapan karena
suatu molekul bila dikenai radiasi elektromagnetik akan terjadi tumpang tindih
posisi energi rotasi, vibrasi dan elektronik, sedangkan spektrum pada atom merupakan
garis-garis serapan karena yang ada hanya energi elektronik.
