Kumpulan Soal Teknologi Batubara

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