Penelitian TEKNOLOGI UPGRADING LOW RANK COAL (BATUBARA RENDAH KALORI)

Berikut saya sampaikan hasil penelitian Teknologi Upgrading Low Rank Coal (Batubara Rendah Kalori).

LATAR BELAKANG :

1.     Pemakaian batubara akan mengarah ke batubara rendah kalori (Low Rank Coal).

2.    Dengan perbaikan kualitas LRC akan dihasilkan batubara dengan nilai kalor tinggi tetapi dengan kandungan sulfur & ash rendah, sehingga  dapat meningkatkan efisiensi produksi.

3.     Penurunan volume pemakaian batubara akan menurunkan emisi gas CO2. 

TINJAUAN PUSTAKA :

Batubara merupakan bahan bakar fosil yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik dengan kandungan utama karbon, hidrogen dan oksigen.

Klasifikasi batubara berdasarkan kandungan karbonnya yaitu anthracite, bituminous, sub-bituminous dan lignite. Semakin tinggi peringkat batubara semakin tinggi nilai fixed carbon  dan semakin rendah nilai volatile matter. 

Batubara sub bituminous C sampai dengan lignite tergolong sebagai LRC, dengan nilai kalor <5270 kkal/kg dan kandungan air >35%. Jenis LRC mempunyai kandungan ash content & total sulfur yang rendah, sangat sesuai dengan kebutuhan industri semen. Terutama dalam raw mix design umpan kiln, pembakaran umpan kiln menjadi lebih mudah dengan kualitas produk yang baik.

  

Pemanasan terhadap LRC tanpa oksigen atau minimum oksigen akan menyebabkan perubahan sifat batubara tersebut.

1.  Proses pemanasan batubara pada temperatur antara 100 - 250°C ,  akan menghilangkan atau menguapkan air yang terkandung dalam batubara. Adapun mekanismenya mengikuti reaksi berikut :

                 Batubara + panas –> batubara + air (H₂O, uap air)

2. Proses pemanasan batubara pada temperatur 250 - 500°C , setelah mengalami proses penghilangan air, batubara mengalami penguraian menjadi char, tar dan volatile matter. Mekanisme reaksi dapat dijelaskan sebagai berikut :

     Batubara + panas –> char + tar + gas

3.    Proses pemanasan batubara pada temperatur > 800°C , akan menghasilkan gas mampu bakar yang biasa disebut syntetic gas (syngas). Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah :                                                                             

               Batubara + panas –> H₂ + CO + H₂O + CO₂ + Tar

Untuk mempertahankan reaktifitas batubara, penguraian Volatile Matter dapat    dikendalikan dengan mengatur waktu pemanasan.  

 METODE PENELITIAN :

Langkah kerja :

1.  Menyiapkan sampel batubara raw coal  dengan ukuran ± 3 mm dan peralatan yang akan digunakan.

2.     Menetapkan variabel temperatur dan waktu.

3.     Setting panas furnace pada temperatur yang telah ditentukan.

4.    Menimbang dan memasukkan sampel ke dalam furnace selama waktu yang telah ditentukan. Mengamati dan mencatat proses yang terjadi selama pemanasan.

5. Sampel batubara dikeluarkan setelah waktu pemanasan tercapai dan setelah dingin  dilakukan penimbangan .

6.  Melakukan pengujian proximate  ( TM, AC, VM, FC, TS dan GHV ) sampel batubara blanko dan upgrade.

 HASIL PENGUJIAN :

 PEMBAHASAN :

Pengamatan selama proses pemanasan tidak langsung sample batubara di dalam furnace.

Pemanasan dengan excess oksigen, pada temperatur 500°C batubara mulai terbakar (timbul nyala api).

Proses pemanasan batubara dalam rangka LRC upgrading pada temperatur > 250°C harus dalam kondisi tanpa oksigen/minimum oksigen.

TRIAL 1 & TRIAL 2

Trial 1 dilakukan pemanasan 250°C selama 30 menit. 

Dari data pengujian menunjukkan :

Tidak ada penguraian Volatile Matter ( Fuel Ratio = 0,92), justru ada kenaikan sebagaimana kandungan parameter yang lain dikarenakan penurunan Total Moisture ( turun sebesar 12%).

Nilai kalor secara As Received terjadi kenaikan 600 cal/g.

Trial 2 dilakukan pemanasan 350°C selama 30 menit.

Dari data pengujian menunjukkan :

Terjadi penguraian Volatile Matter sehingga perbandingan FC & VM sebagai Fuel Ratio mengalami peningkatan ( Fuel Ratio = 0,98).

Nilai kalor secara As Received terjadi kenaikan 891 cal/g, disebabkan karena penurunan TM sebesar 18,54%.

Dari Trial 1 dan Trial 2, proses perbaikan kualitas batubara lebih dominan disebabkan oleh penurunan Total Moisture.

Nilai Fuel Ratio masih rendah < 1, yang berarti hampir tidak ada kehilangan/penguraian  zat volatile matter selama proses pemanasan dan tidak terjadi perubahan sifat batubara lebih lanjut.

Produk dari proses ini tidak bisa disimpan lama di storage tanpa perlakuan khusus, tidak terjadi penguraian VM sehingga reaktifitas batubara tersebut masih tinggi, sangat berisiko terhadap spontaneous combustion.

     TRIAL 3 DAN TRIAL 4

Trial 3 dilakukan pemanasan batubara dalam tiga tahap:

Tahap 1 dipanaskan pada temperatur 250°C selama 15 menit.

Tahap 2 dilanjutkan pemanasan pada temperatur 500°C selama 10 menit.

Tahap 3 pemanasan pada temperatur 700°C selama 10 menit.

Dari data pengujian menunjukkan :

Terjadi penguraian Volatile Matter sehingga perbandingan FC & VM sebagai Fuel Ratio mengalami peningkatan ( Fuel Ratio = 1,31).

Nilai kalor secara As Received terjadi kenaikan 1654 cal/g, disebabkan karena penurunan TM sebesar 25,04%.

Trial 4 dilakukan pemanasan batubara dalam tiga tahap:

Tahap 1 dipanaskan pada temperatur 350°C selama 15 menit.

Tahap 2 dilanjutkan pemanasan pada temperatur 600°C selama 10 menit.

Tahap 3 pemanasan pada temperatur 770°C selama 5 menit.

Dari data pengujian menunjukkan :

Terjadi penguraian Volatile Matter sehingga perbandingan FC & VM sebagai Fuel Ratio mengalami peningkatan ( Fuel Ratio = 1,31).

Nilai kalor secara As Received terjadi kenaikan 1530 cal/g, disebabkan karena penurunan TM sebesar 26,22%.

Pada Trial 3 & Trial 4, selain perubahan kualitas yang signifikan pada nilai kalor dan TM, kenaikan Fuel Ratio menunjukkan naiknya kadar FC dan turunnya kandungan VM, Fuel Ratio > 1 sebagaimana batubara peringkat tinggi.

Menurunnya kadar VM akan menurunkan reaktifitas batubara berkaitan dengan laju oksidasi yang dapat menyebabkan spontaneous combustion.

Dalam teorinya, pemanasan pada temperatur > 250°C dimana mulai terjadi penguapan VM juga terbentuk tar. Pembentukan tar dapat berfungsi sebagai coating film yang mencegah penyerapan kembali kandungan air dan mengurangi risiko spontaneous combustion.

 Demikian hasil penelitian Teknologi Upgrading Low Rank Coal (Batubara Rendah Kalori).

Semoga Bermanfaat.