Sifat-Sifat Fisik & Kimia Batubara

Sifat-Sifat Fisik & Kimia Batubara

1. Sifat Fisik

Sifat fisik batubara tergantung kepada unsur kimia yang membentuk batubara tersebut, semua fisik yang dikemukakan dibawah ini mempunyai hubungan erat satu sama lain.

      A. Berat jenis

Berat jenis (specific gravity) batubara berkisar dari 1,25g/cm3 sampai 1,70 g/cm3, pertambahannya sesuai dengan peningkatan derajat batubaranya. Tetapi berat jenis batubara turun sedikit dari lignit (1,5g/cm3) sampai batubara bituminous (1,25g/cm3), kemudian naik lagi menjadi 1,5g/cm3 untuk antrasit sampai grafit (2,2g/cm3). Berat jenis batubara juga sangat bergantung pada jumlah dan jenis mineral yang dikandung abu dan juga kekompakan porositasnya. Kandungan karbon juga akan mempengaruhi kualitas batubara dalam penggunaan. Batubara jenis yang rendah menyebabkan sifat pembakaran yang baik.

      B. Kekerasan Kekerasan batubara berkaitan dengan struktur batubara yang ada. Keras atau lemahnya batubara juga terkandung pada komposisi dan jenis batubaranya. Uji kekerasan batubara dapat dilakukan dengan mesin Hardgrove Grindibility Index (HGI). Nilai HGI menunjukan niali kekersan batubara. Nilai HGI berbanding terbalik dengan kekerasan batubara. Semakin tinggi nilai HGI , maka batubara tersebut semakin lunak. Dan sebaliknya, jika nilai HGI batubara tersebut semakin rendah maka batubara tersebut semakin keras.

      C. Warna Warna batubara bervariasi mulai dari berwarna coklat pada lignit sampai warna hitam legam pada antrasit. Warna variasi litotipe (batubara yang kaya akan vitrain) umumnya berwarna cerah.

      D. Goresan Goresan batubara warnanya berkisar antara terang sampai coklat tua. Pada lignit, mempunyai goresan hitam keabu-abuan, batubara berbitumin mempunyai warna goresan hitam, batubara cannel mempunyai warna goresan dari coklat sampai hitam legam. 

      

      E. Pecahan  Pecahan dari batubara memperlihatkan bentuk dari potongan batubara dalam sifat memecahnya. Ini dapat pula memeperlihatkan sifat dan mutu dari suatu batubara. Antrasit dan batubara cannel mempunyai pecahan konkoidal. Batubara dengan zat terbang tinggi, cenderung memecah dalam bentuk persegi, balok atau kubus.

      2. Sifat Kimia 

Sifat kimia dari batubara sangat berhubungan langsung dengan senyawa penyusun dari batubara tersebut, baik senyawa organik ataupun senyawa anorganik. Sifat kimia dari batubara dapat digambarkan sebagai berikut :

      A. Karbon Jumlah karbon yang terdapat dalam batubara bertambah sesuai dengan peningkatan derajat batubaranya. Kenaikan derajatnya dari 60% sampai 100%. Persentase akan lebih kecil daripada lignit dan menjadi besar pada antrasit dan hamper 100% dalam grafit. Unsur karbon dalam batubara sangat penting peranannya sebagai penyebab panas. Karbon dalam batubara tidak berada dalam unsurnya tetapi dalam bentuk senyawa. Hal ini ditunjukkan dengan jumlah karbon yang besar yang dipisahkan dalam bentuk zat terbang

      

      B. Hidrogen  Hidrogen yang terdapat dalam batubara berangsur-angsur habis akibat evolusi metan. Kandungan hidrogen dalam liginit berkisar antara 5%, 6% dan 4.5% dalam batubara berbitumin serta sekitar 3% smpai 3,5% dalam antrasit.

    

      C. Oksigen  Oksigen yang terdapat dalam batubara merupakan oksigen yang tidak reaktif. Sebagaimana dengan hidrogen kandungan oksigen akan berkurang selam evolusi atau pembentukan air dan karbondioksida. Kandungan oksigen dalam lignit sekitar 20% atau lebih, dalam batubara berbitumin sekitar 4% sampai 10% dan sekitar 1,5% sampai 2% dalam batubara antrasit.

      D. Nitrogen  Nitrogen yang terdapat dalam batubara berupa senyawa organik yang terbentuk sepenuhnya dari protein bahan tanaman asalnya jumlahnya sekitar 0,55% sampai 3%. Batubara berbitumin biasanya mengandung lebih banyak nitrogen daripada lignit dan antrasit. 

      E. Sulfur  Sulfur dalam batubara biasanya dalam jumlah yang sangat kecil dan kemungkinan berasal dari pembentuk dan diperkaya oleh bakteri sulfur. Sulfur dalam batubara biasanya kurang dari 4%, tetapi dalam beberapa hal sulfurnya bisa mempunyai konsentrasi yang tinggi. Sulfur terdapat dalam tiga bentuk, yaitu :

• Sulfur Piritik (piritic Sulfur)

Sulfur Piritik biasanya berjumlah sekitar 20% - 80% dari total sulfur yang terdapat dalam makrodeposit (lensa, urat, kekar, dan bola) dan mikrodeposit (partikel halus yang menyebar). 

• Sulfur Organik 

Sulfur Organik biasanya berjumlah sekitar 20% - 80% dari total sulfur, biasanya berasosiasi dengan konsentrasi sulfat selama pertumbuhan endapan. 

• Sulfat Sulfur 

Sulfat terutama berupa kalsium dan besi, jumlahnya relatif kecil dari seluruh jumlah sulfurnya. 

      3. Komposisi Batubara 

Batubara adalah senyawa hidrokarbon padat yang terdapat dialam dengan komposisi yang cukup kompleks. Batubara yang merupakan bahan bakar, umumnya tersusun atas unsure-unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang dan fosfor serat unsur-unsur lainnya dalam jumlah yang sangat kecil. Pada dasarnya terdapat dua jenis material yang membentuk batubara, yaitu : 

1.      Combustible Matter atau Bahan Dapat Terbakar (BDT)
Bahan Dapat Terbakar yaitu material atau bahan yang dapat dioksidasi oleh oksigen akan menghasilkan kalor. Material dasar tersebut umumnya terdiri dari : 

• Karbon Padat (Fixed Carbon)

• Senyawa Hidrokarbon

• Senyawa Sulfur

•Senyawa Nitrogen, serta beberapa senyawa lainnya dalam jumlah yang kecil. 

2.      Non Combustible Matter atau Bahan yang Tidak Dapat Tebakar (non-BDT)
Bahan yang Tidak Dapat Terbakar yaitu bahan atau mineral yang tidak dapat dibakar/dioksidasi oleh oksigen. Material/bahan tersebut umumnya adalah senyawa anorganik (SiO2, Al2O3, TiO2, Mn3O4, CaO, MgO, Na2O, K2O, dan senyawa-senyawa logam lainnya dalam jumlah kecil yang akan membentuk abu dalam batubara. Bahan yang tidak dapat terbakar ini umumnya tidak diinginkan keberadaannya karena akan mengurangi nilai bakarnya. 

      4.      Rank dan Klasifikasi Batubara 

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

              1.      Peat/gambut, Tahap pertama terjadinya batubara dimana suatu produk masih masih dalam tahap awal pembusukan. Disini sisa-sisa tanaman tidak benar-benar membusuk dam memadat dan masih dalam tahap awal kualifikasi belim terbentuk batubara sreta terdapaynya selulosa bebas. Bahan ini terbentuk dari dekomposisi dan disintegrasi tanaman graminae (seperti bambu, tebu, dan alang-alang) oleh tekanan air dalam rawa. Kandungan abunya tergantung pada lumpur rawa. Bahan ini bersifat hidroskopis dan memiliki ciri sebagai berikut : 

-           Warna cokelat, material belum terkompaksi.

-           Mempunyai kandungan air yang sangat tinggi.

-           Mempunyai kandungan karbon padat yang sangat rendah.

-           Mempunyai kandungan karbon terbang yang sangat tinggi.

-           Nilai panas yang dihasilkan sangat rendah.

  2.   Brown Coal, merupakan tahap kualifikasi antara peat dan batubara tingkat rendah dari suatu kandungan alam yang paling lembut dan mengandung air yang tinggi

   3.   Lignit, Istilah Amerika untuk batubara tingkat rendah yang mengandung gross calorific value dmmf kurang dari 19.3 ml/kg (ASTM-D338) serta memilki kandungan batubara dan volatile yang tinggi. Disini Lignit dibagi menjadi lignit coklat dan brown coal. Bahan ini terbentuk dari tumbuhan yang mengalami karbonisasi di bawah lapisan tanah dalam jangka waktu yang lama. Kadar N, O, S tinggi. Lignit memiliki ciri-ciri sebagai berikut

a. Warna kecoklatan,material terkompaksi namun sangat rapuh.

b. Mempunyai kandungan air yang tinggi.

c. Mempunyai kandungan karbon padat yang rendah.

d.Mempunyai kandungan karbon terbang yang tinggi.

e. Nilai panas yang dihasikan rendah

          4.Subbituminous-Bituminous,

Yaitu terletak antara brown coal dan sub bituminous dengan cirri-ciri kandungan air sangat masuk dalam golongan hard coal dan tingkat rendah masuk dalam bagian lignit dan brown coal. Bahan ini telah mengalami karbonisasi. Biasanya dipakai pada steam power plant. Subbituminous-Bituminous memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 

a.       Warna hitam, material sudah terkompaksi.

b.      Mempunyai kandungan air yang sedang

c.       Mempunyai kandungan karbon padat sedang

d.      Mempunyai kandungan karbon terbang sedang.

e.       Nilai panas yang dihasilkan sedang

           5.    Bituminus, Suatu gambaran istilah umum dari batubara yang beragam dalam tingkatan dari sub bituminus sampai antrasit, termasuk coking coal.

           6.   Antrasit, merupakan batubara yang terjadi pada umur geologi yang paling tua. Antrasit memiliki struktur yang kompak, berat jenis yang tinggi dan mudah ditepung. Kalau dibakar hampir seluruhnya habis terbakar tanpa timbul nyala. Antrasit memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 

a.       Warna hitam mengkilap, material terkompaksi dengan kuat

b.      Mempunyai kandungan air rendah.

c.          Mempunyai kandungan karbon padat tinggi.

d.         Mempunyai kandungan karbon terbang rendah.

e.          Nilai panas yang dihasilkan tinggi.