Analisis Proksimat Batubara

Artikel ini sedikit membahas tentang batubara. Walaupun batubara merupakan bukan bidang keahlian saya, tetapi dengan pengalaman sebagai asisten batubara pada tahun 2009-2010, ada sedikit bahan yang semoga bermanfaat bagi teman-teman sekalian yang baru mempelajari tentang batubara.

Sebelum lebih jauh saya membahas tentang batubara, ada baiknya kita mengetahui asal mula batubara itu terbentuk. Yups, seperti pelajaran dulu, bahwa secara umum batubara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan purba yang mengalami pengendapan pada kondisi tertentu selama jutaan tahun. Pada kondisi tertentu disini yaitu pada kondisi dimana tumbuhan purba tersebut terendapkan pada area tanpa oksigen, sehingga bakteri aerob yang akan membusukkan tumbuhan tersebut tidak mampu berkembang dengan baik. Dengan pengendapan yang lama dengan bantuan tekanan dan suhu yang tinggi maka setelah jutaan tahun akan mengalami proses pembatubaraan (coalification), terbentuklah gambut, lignit, sub-bituminus, bituminous, kemudian antrasit secara berurutan berdasarkan kualitas batubara tersebut. Sebenarnya berdasarkan teori tempat terbentuknya, terdapat 2 teori yang dikenal, teori insitu dan teori drift. Pada teori insitu batubara terbentuk ditempat tumbuhan purba tersebut ada, sedangkan teori drift, tumbuhan purba tersebut mengalami transportasi terlebih dahulu sebelum terendapkan dan mengalami proses coalification. Pada teori insitu biasanya batubara berkualitas baik dan penyebarannya merata (Muara Enim, Sumatera Selatan), sedangkan batubara pada teori drift bersifat menyebar dan kualitas kurang baik dikarenakan terdapat pengotor yang ikut tertransportasi (Delta Mahakam, Kalimantan Timur).

Batubara di dunia ini tentunya tidak sama, ada berbagai parameter yang membuat batubara tersebut berbeda, sehingga memiliki sifat dan kualitas yang berbeda pula. Saat ini paling tidak terdapat 16 parameter batubara (Total Sulfur, Calorific Value, Analisis Proksimat, Analisis Ultimat, Analisis Abu, Hardgrove Grindability Index, dll). Tidak semua parameter diujikan pada batubara yang akan dijual, pengujian dilakukan sesuai dengan keperluannya saja, misal untuk bahan bakar tanur maka perlu diketahui nilai kalornya (memenuhi panas yang diperlukan) dan total sulfurnya (mengurangi tingkat korosi tanur).

Saat saya menjadi asisten, saya mempelajari 3 pengujian parameter batubara, yaitu analisis proksimat, total sulfur, dan nilai kalor.

Analisis Proksimat bertujuan untuk mengkuantifikasi nilai moisture atau air yang dikandung batubara, baik air permukaan (free moisture) maupun air bawaan (inherent moisture), kemudian mengkuantifikasi pula kandungan abu (ash), zat terbang (volatile matters), dan karbon tertambat (fixed carbon).

Dalam menghitung kandungan air bawaan secara garis besar adalah dengan membakar sample batubara + 1 gram yang telah digerus kira-kira sebesar 200 mesh. Masukkan sample tersebut dalam oven dengan suhu 105°-110° C selama 1,5 jam. Dengan asumsi bahwa air akan menguap semua setelah dipanaskan dalam suhu 105°-110°. Kemudian dengan rumus seperti dibawah ini akan diketahui persentase berat air bawaan pada batubara tersebut.

Keterangan :

IM : Inherent Moisture (Air Bawaan)

m1 : berat wadah

m2 : berat wadah + sample

m3 : berat wadah + sample (setelah dari oven)

Komponen analisis proksimat lainnya adalah menghitung kandungan abu. Secara garis besar sama dengan menghitung kandungan air bawaan, tetapi suhu yang digunakan adalah lebih tinggi. Panggang sample dengan suhu 500°C selama 30 menit, lalu naikkan suhu menjadi 750°C kemudian diamkan hingga 1,5 jam. Setelah selesai, dengan menggunakan rumus di bawah ini akan didapat persentase kandungan abu pada sample batubara tersebut.

Keterangan :

Ash : Ash Content (Kadar Abu)

m1 : berat wadah

m2 : berat wadah + sample

m3 : berat wadah + sample (setelah dari oven)

m4 : berat wadah bersih (setelah dari oven)

Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan kandungan zat terbang pada batubara. Pada pengujian ini masih menggunakan 1 gram sample batubara, namun pembakaran dilakukan dengan suhu 900°C selama 7 menit dan tanpa kontak udara (ventilasi oven/furnace ditutup). Setelah selesai, gunakan rumus dibawah ini untuk menghitung persentase zat terbang batubara tersebut.

Keterangan :

VM : Volatile Matters (Zat terbang)

m1 : berat wadah

m2 : berat wadah + sample

m3 : berat wadah + sample (setelah dari oven)

Setelah kandungan air bawaan, kandungan abu, dan zat terbang telah berhasil didapat, maka perhitungan terakhir dalam analisis proksimat adalah menghitung karbon tertambat (fixed carbon). Rumusnya adalah sebagai berikut :

Keterangan :

FC : Fixed Carbon, %

IM : Inherent Moisture, %

AC : Ash Content, %

VM : Volatile Matters, %

Fixed Carbon tidak dapat dihitung dengan pengujian secara langsung di laboratorium, melainkan dengan pengurangan kandungan pengotornya, yaitu kadar air, kadar abu, dan zat terbang.

Berikut beberapa istilah dalam perhitungan energy :

1. BCURA (British Coal Utilisation Research Association) Yaitu rumus untuk menghitung bahan mineral dalam batubara (MM/Mineral Matter (%) = 1,1A (Ash) + 0,053S (Sulphur) + 0,74 CO₂ – 0,36.
2. BOE (Barrel of Oil Equivalen) Yaitu konversi barrel minyak terhadap batubara. 1 BOE setara dengan 0,2004 Ton Batubara.
3. BTU (British Thermal Unit) Yaitu jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 pound air sebanyak 1°F, untuk berat jenis maksimum (=1) pada suhu 39,1°F. 1 BTU ekuivalen dengan 1054,35 Joule atau 0,25199 Kcal.

Referensi :

1. Arif, Irwandy, 2014, Batubara Indonesia, Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
2. Buku Petunjuk Praktikum Analisis Kualitas Batubara, UPN Veteran Yogyakarta, 2009, Yogyakarta.
3. Sukandarrumidi, 2004, Batubara dan Gambut, Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
4. Sukandarrumidi, 2006, Batubara dan Pemanfaatannya, Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.