Sifat-Sifat dan Ciri-Ciri batu bara

Sifat - Sifat Batubara

Analisa batu bara diperlukan untuk apakah batu bara tersebut bisa digunakan pada PLTU atau tidak bisa  digunakan karena diluar range design PLTU tersebut. Selain itu analisa batubara diperlukan untuk mengetahui kualitas batubara tersebut. Analisa yang umumnya dipakai di PLTU adalah analisa Proximate.

Analisa proximate batubara terdiri dari beberapa analisa dasar batubara, yang bertujuan praktis untuk menilai kualitasnya. Analisa proximate ini dilakukan rutin setiap kedatangan pengiriman batubara, yang terdiri dari :

· Volatile Matter

· Abu

· Karbon

· Nilai kalor

· Moisture

· Grindabilitas

Volatile Matter Adalah zat gas dalam batubara yang dapat terbakar dan sangat memegang peranan dalam proses penyalaan bahan bakar. Komponennya adalah hydrogen, methane, acetylene dan hydrocarbon-hydrocarbon lainnya. Kadar volatile dapat ditentukan dengan memanaskan sample batubara dalam cawan tertutup pada 949 0C dalam waktu 7 menit.

Abu Adalah sisa zat – zat yang tidak dapat teratur setelah semua zat yang dapat terbakar semuanya. Sumber asli abu adalah : Batu, tanah liat, besi sulphida selama penambangan berlangsung dapat dibersihkan dengan pencucian.

Zat – zat dalam tumbuh – tumbuhan aslinya yang tidak dapat terbakar (daun, kulit pohon dan lain sebagainya) dan ikut dalam proses pembentukan batubara, tidak dapat dicuci.

Kadar abu dapat ditentukan dengan menempatkan contoh batubara ke dalam cawan porselin, kemudian secara perlahan dipanaskan dalam tanur pada suhu 704-746 Celcius selama ½ jam, pemanasan berikutnya, sampai tidak ada sisa carbon lagi.

Karbon (Fixed Carbon)

Adalah zat yang tidak menguap dan tersisa setelah moisture, Volatile Matter dan kadar abu dihilangkan.

Fixed Carbon = 100 % -% Moisture -% Volatile Matter -% Abu.

Sulfur (belerang) dihitung terpisah, kadang – kadang dihitung sekalian pada penentuan nilai kalor.

Nilai Kalor

Nilai kalor batubara adalah jumlah kalor (panas) yang dilepaskan apabila kita membakar 1 Kg batubara. Satuannya adalah kalori atau joule. Nilai kalor merupakan variabel yang sangat penting karena hanya harga batubara ditentukan oleh nilai kalornya. Umumnya makin tua umur batubara maka makin tinggi nilai kalornya. Untuk batubara Antrasite nilai kalornya dapat mencapai 7000 Kcal/Kg dan untuk batubara lignit bisa mencapai 4000 Kcal /Kg.

Belerang

Bahan bakar yang banyak belerang (sulfur) adalah bahan bakar minyak, sedangkan batubara kandungan sulfurnya relatif lebih kecil. Kandungan belerang dalam bahan bakar minyak antara 0,2 – 4 %. Kandungan belerang yang makin tinggi mempunyai pengaruh sebagai berikut :

Menaikkan titik embun gas buang

Mempercepat pembentukan kerak sulfat pada ketel, ekonomiser dan air heater.

Mempercepat laju korosi

Menurunkan efisiensi, hal ini karena suhu gas buang harus lebih tinggi dari pada titik embun untuk mencegah korosi.

Reaksi pembakar belerang dan pembakaran asam sulfat adalah sebagai berikut :

S      + O2     → SO2

SO2 + ½ O2 → SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Dalam pembakaran belerang (S) akan bereaksi dengan oksigen menjadi belerang dioksida (SO2), selanjutnya dengan adanya oksigen berlebih akan membentuk (SO3), dan yang terakhir ini bereaksi dengan air (H2O) akan membentuk asam sulfat (H2SO4) yang korosif.

Dengan adanya SO3 dalam gas buang maka titik embunnya akan makin tinggi. Gas buang dengan uap air 10 % tanpa ada SO2 mempunyai titik embun kurang lebih 45 0C. Bila dalam gas buang tersebut terdapat SO3 sebanyak 10-3 % maka titik embunnya akan naik menjadi kurang lebih 1000C.

Karena keharusan menaikkan suhu gas buang agar tidak terjadi korosi, maka hal ini menyebabkan efisiensi menjadi lebih kecil. Cara mengatasi adanya kandungan sulfur dalam bahan bakar selain

membuat gas buang lebih tinggi dari titik embunnya, juga bisa dilakukan dengan mengurangi excess air (udara lebih) sekecil mungkin.

Hubungan antara kadar SO3 dalam gas buang dengan titik embunnya ditunjukkan pada tabel

Sifat – Sifat Batubara Lainnya

Moisture

Moisture (kadar-air) batubara terdapat dalam bentuk :

Inherent (Hygroscopic) moisture adalah moisture yang terperangkap dalam struktur batubaranya. Moisture jenis ini dapat dihilangkan dengan pemanasan sampai 105 0C, dalam suasana gas non oksigen (biasanya dipakai gas N2) selama 1 jam.

Surface moisture adalah moisture yang melekat pada permukaan batubara dan dapat dihilangkan dengan pemanasan samapai suhu 320C. Adanya surface moisture disebabkan karena pengangkutan, hujan dan lain sebagainya

Grindabilitas (Index ketegerusan)

Yang disebut index grinda bilitas adalah angka (indeks) kemudahan batubara untuk digiling. Salah satu alat untuk mengukur kemudahan kemudia giling tersebut adalah alat hargrove. Cara pengukurannya sebagai berikut : 50 gram contoh batubara setelah melalui saringan no. 16 – 30 U.S, digiling dengan alat hardgrove pada putaran 60, sedangkan beban diatur 64 lb.

Bubuk batubara yang terjadi disaring dengan ayakan 200 U.S, hasil ayakan ditimbang. Nilai harus dihitung dari rumus (U.S. = United State Sieve).

Indeks Hargrove = 13 + 6,93 W.

Indeks hardgrove dapat terentang di atas 100 untuk batubara yang gampang digiling dan berkurang sampai dibawah 50 untuk batubara keras (sukar digiling).

Dari tinjauan beberapa senyawa dan unsur yang terbentuk pada saat proses coalification, maka secara umum dikenal beberapa rank batubara yaitu: 

1. Peat/ gambu, (C₆₀H₆O₃₄) dengan sifat :

Material belum terkompaksi

Mernpunyai kandungan air yang sangat tinggi

Mempunvai kandungan karbon padat sangat rendah

Mempunyal kandungan karbon terbang sangat tinggi

Sangat mudah teroksidasi

Nilai panas yang dihasilkan amat rendah.

2. Lignit/ brown coal, (C₇₀OH₅O₂₅ ) dengan ciri :

Warna kecoklatan

Material terkornpaksi namun sangat rapuh

Mempunyai kandungan air yang tinggi

Mempunyai kandungan karbon padat rendah

Mempunyai kandungan karbon terbang tinggi

Mudah teroksidasi

Nilai panas yang dihasilkan rendah.

3. Subbituminous (C₇₅OH₅O₂₀) - Bituminous (C₈₀OH₅O₁₅) dengan ciri :

Material sudah terkompaksi

Mempunyai kandungan air sedang

Mempunyai kandungan karbon padat sedang

Mempunyai kandungan karbon terbang sedang

Sifat oksidasi rnenengah

Nilai panas yang dihasilkan sedang.

4. Antrasit (C₉₄OH₃O₃) dengan ciri :

Warna hitam mengkilat

Material terkompaksi dengan kuat

Mempunyai kandungan air rendah

Mempunyai kandungan karbon padat tinggi

Mempunyai kandungan karbon terbang rendah

Relatif sulit teroksidasi

Nilai panas yang dihasilkan tinggi.