1

BATUBARBATUBARAA

TK6082 – Teknologi Batu Bara

Dr. Sunu H. PranoloJurusan Teknik Kimia, FT-UNS

Surakarta

2014

2

Apakah BATUBARA ?

Suatu bahan organik dapat terbakar (terdiri dari unsur utama karbon, hidrogen, dan oksigen) yang terbentuk sebagai akibat proses sedimentasi tanaman dalam lapisan batuan yang dibantu oleh tekanan dan temperatur tinggi dalam waktu lama.

Jenis batubara bervariasi ditentukan terutama oleh tekanan, temperatur dan waktu pembentukan

3

Coalification Ranking

4

5

6

Klasifikasi Batubara

  Low Rank High Rank

1. Jenis Lignite Bituminous

  Sub-Bituminous Anthracite

2. Kekerasan Lunak Keras

  Rapuh Kompak

3. Struktur Kusam Mengkilat

  Tampak struktur kayu Relatif halus

4. Kadar Air Tinggi Rendah

   > 30%  

5. Kadar Karbon Rendah Tinggi

     

6. Kandungan Energi Rendah Tinggi

  < 5700 kcal/kg (d.a.f.) > 5700 kcal/kg (d.a.f.)

7

Sifat-sifat Fisik (Physical Properties)

1. Density (Specific Gravity)

2. Surface Area

3. Hardness/abrasiveness

4. Friability

5. Grindability

6. Calorific Value

7. Plastic/agglutinating

Lanjutkan

8

Density

Kembali

Density batubara relatif bervariasi terhadap kandungan karbonnya.

Dapat dipergunakan untuk memperkirakan kebutuhan volume reaktor dan juga volume lapangan penimbunan sementara

Karbon

(%)

Densitas (g/cm3)

50 – 55 1,5

85 1,30

97 1,80

100 2,25

9

Surface Area

Batubara berpori memberi pengaruh pada proses penambangan, persiapan, dan penggunaan.

Porositas berkurang seiring dengan meningkatnya kandungan karbon dan berharga minimum pada kandungan karbon 89%.

Porositas dan luas permukaan memberi arti penting pada proses reaksi, karena reaktifitas batubara meningkat dengan kenaikan porositas dan luas permukaannya laju reaksi meningkat untuk batubara rank rendah.

Kembali

10

Hardness/abrasiveness

Merupakan sifat penting apabila batubara akan mengalami proses penghalusan. berhubungan dengan keausan alat

Kembali

Friability (rapuh)

Kecenderungan batubara untuk pecah saat dilakukan transportasi dan pengolahan

Luas permukaan meningkat kemungkinan oksidasi naik, kehilangan sifat coking dan perubahan lain

11

Grindability

Ukuran tingkat kemudahan batubara digiling cukup halus untuk mendapatkan pulverized coal diukur dengan HGI

Semakin tinggi HGI semakin mudah dihaluskan

Kembali

12

Calorific Value

Nilai kalor kandungan energiFaktor paling penting untuk menentukan penggunaan batubaraNilai kalor: (Btu/lb)

GHV (HHV) NHV (LHV) = GHV – (92.7 x %H)

Konversi:1,0 kcal/kg = 4,187 kJ/kg = 1,8 Btu/lb

Kembali

13

Plastic/agglutinatingPerubahan fisik yang dialami batubara saat dipanaskanMenjadi lebih lunak, meleleh, membengkak, memadat kembali pada rentang temperatur tertentu (plastic range)Kandungan VM naik kecenderungan caking naik (maksimum pada VM 25-35%, kemudian menurun)Residu pembakaran caking coal koheren dan memiliki derajat pembengkakan dan kehancuran saat diolah yang bervariasiMembentuk gumpalan tidak cocok untuk gasifikasi fixed bed

14

Jenis Batubara Sifat Caking

Anthracite Non-caking

Bituminous Weak – Strong caking

Sub-Bituminous Non – Weak caking

Lignite Non-caking

15

Aglomerasi Batubara

Kembali

16

Proximate Ultimate

1. Kadar Air

2. Volatile Matter

3. Kadar Abu

4. Fixed Carbon

1. Karbon

2. Hidrogen

3. Oksigen

4. Nitrogen

5. Belerang

AnalisisAnalisis BatubaraBatubara

Nilai Kalor

17

Penentuan sifat-sifat umum batubaraCara efektif, cukup dan cepat untuk

menentukan distribusi komponen penyusun batubara dengan jalan pemanasan batubara (ASTM D3172)

Digunakan sebagai dasar karakterisasi batubara dalam hubungannya dengan penggunaannya, misalnya untuk proses pembakaran, untuk pembuatan kokas, dll.

Proximate Analysis

18

1. Kadar Air (air total dan air lembab) berasal dari:a. tanaman pembentuk batubara (baik terikat secara fisik maupun kimia)b. sirkulasi air di tambangc. kemungkinan proses pencuciand. kehujanane. penyiraman selama penyimpanan Masalah yang mungkin muncul akibat adanya air di batubara:a. kehilangan efisiensi pembakaranb. mengurangi kapasitas pulverizerc. menurunkan temperatur

2. Volatile Mattera. terutama berupa gas mudah terbakar: H2, CO, CH4 dan hidrokarborn lainb. indikasi ignitability dan reaktifitas VM << sulit dibakar

reaktifitas <<

19

3. Kadar Abua. kadar abu >> stabilitas flame << (burner)b. menimbulkan masalah slagc. menyumbat alirand. perlu peralatan handling abu

4. Fixed Carbon (by difference)a. jumlah padatan yang dapat terbakar

b. menentukan nilai kalorc. FC >> reaktifitas <<d. FC >> sulit dihaluskan (HGI <<)

20

Ultimate Analysis Untuk mengetahui jumlah kandungan elemen C, H, O, N, S

(ASTM D3176) Kegunaan:

memperkirakan kebutuhan udara (oksigen), komposisi gas hasil pembakaran dan temperaturnya dengan bantuan neraca massa dan neraca energi

Neraca Massa

Neraca Energi

Batubara:

C, H, O, N, S

udara/uap air/oksigen

CO

H2

H2O

dll

21

Nilai Kalor Penentuan langsung kandungan energi batubara ASTM D3286 (Isothermal Method) ASTM D2015 (Adiabatic Method – bomb calorimeter) Rumus empirik bisa dipakai:

Dulong: (dalam kJ/kg)

GHV = 336(%C) + 1420(%H) – 153(%O) – 0,72(%O)2 + 94(%S)

Dulong-Berthelot: (dalam Btu/lb)

GHV = 81370 + 345[%H – (%O + %N -1)/8] + 22,2(%S)

22

Contoh Hasil Analisa

Hasil Analisa dapat disajikan dalam bentuk:

1. As received (ar) sampel di stock-pile

2. As determined (ad)

3. Dry (d)

4. Dry, ash-free (daf)

23

Basis Kadar Air Kadar AbuVolatile

MatterFixed Carbon Total

As received 23,24 3,73 33,50 39,53 100,00

As determined 8,23 4,46 40,05 47,26 100,00

Dry -- 4,86 43,64 51,50 100,00

Dry, ash-free -- -- ??? ??? ???

BasisKadar

AirKadar

AbuC H N S O * Total

As received ** (29,02) 6,13 46,86 6,70 0,69 0,57 39,05 100,00

As received *** 29,02 6,13 46,86 3,46 0,69 0,57 13,27 100,00

As determined 9,00 7,86 60,08 5,44 0,88 0,73 25,01 109,00

Dry -- 8,64 66,02 4,87 0,97 0,80 18,70 100,00

Dry, ash-free -- -- ??? ??? ??? ??? ??? ???

Proximate Analysis

Ultimate Analysis

24

Basis Kadar Air Kadar AbuVolatile

MatterFixed Carbon Total

As received 23,24 3,73 33,50 39,53 100,00

As determined 8,23 4,46 40,05 47,26 100,00

Dry -- 4,86 43,64 51,50 100,00

Dry, ash-free -- -- 45,87 54,13 100,00

BasisKadar

AirKadar

AbuC H N S O * Total

As received ** (29,02) 6,13 46,86 6,70 0,69 0,57 39,05 100,00

As received *** 29,02 6,13 46,86 3,46 0,69 0,57 13,27 100,00

As determined 9,00 7,86 60,08 5,44 0,88 0,73 25,01 109,00

Dry -- 8,64 66,02 4,87 0,97 0,80 18,70 100,00

Dry, ash-free -- -- 72,26 5,33 1,06 0,88 20,47 100,00

Proximate Analysis

Ultimate Analysis

25

Biaya Pengujian Batubara (di TekMira, Bandung)

No.   Jenis Analisis Metode Biaya (Rp)

A   Persiapan Sampel ISO 1988 ASTM D.2013 50.000,00

    Kadar Air Total ASTM D.3302 10.000,00

B Proksimat

* Air Lembab ISO 331 ASTM D.3173 25.000,00

  * Abu ISO 1171 ASTM D.3174 25.000,00

  * Zat Terbang (VM) ISO 562 ASTM D.3175 25.000,00

  * Karbon Padat (FC) ASTM D.3172 --

C

Ultimat

* Karbon Total ISO 625 ASTM D.3178 75.000,00

  * Hidrogen Total ISO 625 ASTM D.3178 75.000,00

  * Nitrogen ISO 332 ASTM D.3179 75.000,00

  * Belerang Total ASTM D.4239 75.000,00

  * Oksigen ASTM D.3176 --

D   Nilai Kalor ASTM D.3286 100.000,00

E   Titik Leleh Abu ISO 540 ASTM D.1857 200.000,00

F   HGI ISO 5074 ASTM D. 409 75.000,00

26

Batubara di Indonesia (Sumber, 2000)

Tertunjuk 38.800x106 T

Terukur 13.900x106 T

Tereksploitasi 5.400x106 T

Termasuk kualitas tinggi ditinjau:

kadar abu (< 1%)

kadar belerang (< 1%) Jenis %

Lignite 59,0

Sub-Bituminous 27,0

Bituminous 14,0

Anthracite 0,5

27

Produksi Batubara di Indonesia

Tahun Produksi (106 T)

1980 0,325

1992 21,0

1995 30,0

1999 73,7

2000 77,0

2001 92,5

2005 120,0

28

Penyebaran Batubara di Indonesia

1. P. Kalimantan 21.100x106 T2. P. Sumatra 17.500x106 T

29

Produsen Batubara di Indonesia

PT KPC (a)

PT Adaro (b)

PT BA (c)

PT Arutmin(d)

PT Kideco (e)

Production (MT) 13.97 13.6 11.21 8.65 7.3

Coal Rank bituminousSub-

bituminousSub-bituminous Sub-bituminous

Sub-bituminous

Heat value (kcal/kg) (gad)

6700 5800 5600 6500 5600

Moisture (%) (ar) 12 25 23 9 21

Ash (%) (ad) 5 1 8 12 2

Volatiles (%) (ad) 39 40 38 40 42

Sulfur (%) (ad) 0.6 0.1 0.6 0.7 0.2

(a) Simple average of Prima and Pinang reserves(b) Tutupan (reserves 570 MT)(c) There is a wide range of coal qualities (Tanjung Enim)(d) Washed coal(e) Simple average of south and north Roto reservesSource : C. Johnson, APEC Expert Group, 1998, Swabara, APBI 1999

30

Batubara di Sumatera (Selatan)

31

Peringkat Batubara Sumatera Selatan• Lignite 57,6%• Sub-Bituminous 37,1%• Bituminous 5,2%• Anthracite 0,1%

Produksi Batubara Sumatera Selatan(Sumber: Dinas Pertambangan dan Pengembangan Energi, Prov. Sum-Sel)

Tahun Produksi (Juta Ton)

2000 10,01

2001 9,61

2002 9,12

2003 10,01

2004 9,51

32

(dalam juta ton)

Lapangan Batubara Sumberdaya (Resource)

Cadangan (reserve)

Potensial Saat ini Total

• Air Laya 225,70 - 90,23 90,23

• MTBU 299,36 43,19 34,09 77,28

• MTBS 422,43 25,00 11,15 36,15

• Banko Barat 590,25 - 177,34 177,34

• Bukit Kendi 422,07 - 2,82 2,82

• Kungkilan 172,13 - 26,69 26,69

• Bukit Munggu 13,55 - 1,30 1,30

• Banjarsari 285,04 79,43 - 79,43

• Arahan Selatan 1.062,11 65,93 - 65,93

• Banko Tengah 789,64 325,00 - 325,00

• Arahan Utara 401,55 - - -

• Suban Jeriji Utara 502,23 - - -

• Banko Selatan 457,81 - - -

• Bukit Bunian 20,67 - - -

• Air Serelo 54,39 - - -

• Suban Jeriji Timur 325,00 - - -

Total 5.664,00 538,55 343,62 882,17

Cadangan Batubara di Sumatera Selatan

33

Contoh Hasil Analisa BatubaraSumatera Selatan(dari PT Tambang Batubara Bukit Asam)

Parameter Kualitas BatubaraSuralaya

Coal (SRC)

Lumut Coal (LMC)

Antrasit Coal

(ANC)

Ombilin Coal

(OMB)

Total Moisture (%AR) 18-28 8-17 2-8 12 Max

Inherent Moisture (%ADB) 7-15 2-8 1-4 6-7

Ash Content (%ADB) 3-15 4-10 6-20 8

Volatile Matter (%ADB) 35-50 16-40 9-15 35-38

Fixed Carbon (%ADB) 45-55 50-75 75-80 45-53

Gross Calorific Value (%ADB) 5.500-6.500 6.500-7.500 7.500-8.000 6.800-7.000

Sulphur (%) 0.15-1.47 0.24-1.55 0.57-1.79 0,5

HGI 45-55 45-55 45-55 45 appx

34

Faktor Penting dalam pembelian Batubara

Yang harus diperhatikan:

1. Availability – Sustainability

2. Quality Tujuan pemakaian

3. Sampling and Analysis

4. Weighment

5. Pricing

35

Sekian&

Terima kasih