I. Pengertian Batubara
Batu bara adalah sisa tumbuhan dari jaman prasejarah yang berubah bentuk yang awalnya berakumulasi di rawa dan lahan gambut. Batubara merupakan bahan tambang yang digunakan sebagai bahan bakar.
Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.
II. Pembentukan Batubara
Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode Pembentukan Karbon atau Batu Bara) – dikenal sebagai zaman batu bara pertama – yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu.
Penimbunan lanau dan sedimen lainnya, bersama dengan pergeseran kerak bumi (dikenal sebagai pergeseran tektonik) mengubur rawa dan gambut yang seringkali sampai ke kedalaman yang sangat dalam. Dengan penimbunan tersebut, material tumbuhan tersebut terkena suhu dan tekanan yang tinggi. Suhu dan tekanan yang tinggi tersebut menyebabkan tumbuhan tersebut mengalami proses perubahan fisika dan kimiawi dan mengubah tumbuhan tersebut menjadi gambut dan kemudian batu bara.
III. Materi Pembentuk Batu Bara
Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:
1. Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
2. Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
3. Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama pembentuk batu bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
4. Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
5. Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.
IV. Kelas dan jenis batu bara
Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.
1. Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.
2. Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia.
3. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.
4. Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.
5. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.
V. Menentukan Nilai Kalori Batubara dengan Bomb Kalorimeter
Menyiapkan alat kalorimeter, kemudian menghidupkan calorimeter dan water handling sistem.menyalakan pompa aliran air pada pemanas dan pendingin air pada kalorimeter. Setelah itu membiarkan kalorimeter bekerja beberapa waktu hingga menunjukkan sinyal stand by, artinya suhu aliran telah sesuai dan stabil dengan pengaturan alat. Namun sebelumnya perlu menimbang sample batubara terlebih dahulu pada neraca analitik yang telah terhitung pada konektor kalorimeter dan dimasukkan kadalam cawan. Kemudian cawan tersebut dipasang pada elektroda yang tersedia dengan kawat wolfram yang terikat pada tiang elektroda kemudian kawat wolfram tersebut dihubungkan dengan sample batubara. Mengukur 10 ml aquades dan dimasukkan kedalam tabung bomb kalorimeter. Luaran tabung bomb kalorimeter dibersihkan dan menutup bomb kalorimeter tersebut rapat rapat dengan tutupnya. Kemudian mengisikan gas oksigen dengan tekanan 30-40 atm kedalam bomb melalui konektor. Calorimeter bucket sebelumnya harus diisi dengan 2 liter air dari water handling system sebelum tabung bomb kalorimeter dimasukkan kedalamnya. Saat memasukkan tabung bomb kalorimeter harus menggunakan penjepit kedalam bucket agar posisinya sesuai. Setelah itu kedua kabel elektroda pada bomb kalorimeter dipasang, kemudian ditutup lalu menekan tombol “start” untuk memulai. Sinyal “sample ID” akan nampak pada monitor, masukkan identitas sample dan tekan tombol “enter”. Sinyal “bomb ID” akan nampak pada monitor, masukka nomor bomb yang digunakan dan tekan tombol “enter”. Sinyal “sample weight” akan tampak pada monitor, masukkan berat contoh dan tekan tombol “enter”. Menunggu beberapa menit, akan terdengar bunyi terputus-putus, artinya proses pembakaran sedang berlangsung. Sinyal “idle” akan nampak jika pembakaran sudah sempurna diiringi dengan bunyi yang panjang. Secara otomatis nilai kalori dari sample batubara tersebut diulang dengan membuka katup gas secara berlahan-lahan. Bomb tersebut dibuka dan dan masing-masing bagian dibersihkan dengan hati-hati. Perlu adanya pengecekan kestabilan kalorimeter dengan mengkalibrasinya menggunakan asam benzoat minimal satu bulan sekali atau setiap 500 kali pemakaian wadah bomb. Apabila hasilnya jauh dari nilai kalori yang tertera pada botol benzoat, maka perlu dikalibrasi ulang sampai menunjukkan data yang sesuai.
VI. Analisis Kadar Sulfur (S) Batubara
Sample hasil pembakaran kalori meter disaring dengan menggunakan kertas whatman no. 42. Penggunaan air hasil pembakaran karena pada saat pembakaran sulfurnya akan keluar dan terlarut dalam air yang terkandung dalam bucket. Kemudian hasil saringan dibilas lagi dengan aquades. Diambil filtratnya dan ditambahkan dengan 10 ml larutan BaCl2 10% ( 10 gram BaCl2 dalam 100 ml aquqdes ). Pengambilan filtrat disini yaitu untuk analisis sulfur yang terkandung dalam dalam air sisa pembakaran, sedangkan endapan yang dihasilkan pada kertas saring adalah abu dan pengotor lain yang terikut. Larutan diaduk sampai homogen dan dipanaskan pada suhu 900C dengan penangas air hingga terbentuk endapan berwarna putihyang merupakan hasil reaksi antara barium yang telah ditambahkan dengan sulfur yang terkandung dalam air Air sample disaring dengan kertas whatman no 42 bebas abu. Kertas whatman tersebut dengan endapan didalamnya dilipat dan dimasukkan ke dalam cawan porselen kemudian dibakar dalam furnance pada temperatur 700-8000C selama 1 jam. Sample hasil dari pembakaran ditimbang masanya. Kemudian hitung kadar sulfur pada batubara tersebut dengan menggunakan rumus :
W BaSO4 diatas menunjukkan massa hasil pembakaran dikurangi massa cawan yang digunakan. W sample adalah masssa sample yang digunakan, biasanya satu gram koma sekian. Ar S dan Mr BaSO4 menunjukkan berat molekulnya.
VII. Analisis Kadar Abu Contoh Batubara
Cawan ditimbang kemudian dimasukkan sample kedalam cawan sebanyak 1 gram. Sample dimasukkan ke dalam furnance, yaitu memulai dari suhu rendah 2500C selama 30 menit kemudian suhu 250-5000C selama 30 menit dan 500-8150C selama 60 menit. Cawan logam diambil dari dalam furnance dan diletakkan pada lempengan logam kemudian didinginkan dalam desikator. Setelah dingin kemudian sample ditimbang. Cara ini diulangi untuk sample yang sama, sampai didapat hasil yang tepat ( SNI 13-3478, 1994 )
VIII. Analisis Kadar Air Contoh Batubara
Analisis kadar air ini adalah untuk mengetahui kandungan air dalam 1 gram batubara. Kadar air yang terkandung dibagi menjadi 3 bagian yaitu free moisture, inherent moisture dan total moisture. Cawan beserta tutupnya ditimbang dan dimasukkan sample kedalam cawan sebanyak 1 gram. Oven sample selama 1 jam pada suhu 105-1100C. Cawan diambil dari dalam oven kemudian didinginkan dalam desikator. Setelah dingin sample ditimbang ( SNI 13-13477,1994 ).
IX. Analisis Kadar Zat Terbang ( Volatile Matter ) Conton Batubara
Cawan silika dan tutup ditempatkan di atas piringan, lalu dimasukkan dalam furnance dan dipanaskan pada suhu 9000C selama 7 menit. Dudukkan dan diambil cawan tersebut dari dalam furnance lalu dinginkan dalam desikator. Kemudian cawan beserta tutupnya ditimbang. Sample dimasukkan kedalam cawan kemudian ditimbang sebanyak 1 gram. Cawan berlahan digoyang agar permukaan contoh rata. Letakkan kembali cawan didudukkan. Cawan dimasukkan kedalam furnance dan dipanaskan pada suhu 9000C selama 7 menit. Dudukan diangkat dan didinginkan dalam desikator. Cawan beserta samplenya ditimbang setelah dingin ( SNI 13-3999, 1995 )
X. Analisis Kadar Karbon Tertambat ( Fixed Carbon ) Contoh Batubara
Kadar karbon tertambat pada contoh batu bara tidak dilakukan dengan analisis. Untuk mengetahui kadarnya cukup dengan perhitungan namunmemerlukan data analisis lainnya kadar air lembab, kadar abu dan zat terbang ( SNI 13-3998, 1995 ).
No comments:
Post a Comment