Metode Analisis Ultimat (Ultimate Analysis)

Metode Analisis Ultimat (Ultimate Analysis)

Analisis ultimat adalah analisa laboratorium untuk menentukan kandungan abu, karbon, hidrogen, oksigen dan belerang dalam batubara dengan metoda tertentu. Kandungan itu dinyatakan dalam persen pada basis dan sampel dikeringkan pada suhu 105ºC dalam keadan bebas kelembaban dan abu Analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kadar karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen, (N), dan sulfur (S) dalam karbon.

Prosedur analisis ultimat ini cukup ringkas, dengan memasukkan sampel karbon ke dalam alat dan hasil analisis akan muncul kemudian pada layar computer. Analisis ultimat untuk menentukan kadar karbon (C), hidrogen (H), nitrogen (N) menggunakan alat LECO CHN 2000 dengan teknik infra merah (IR) dan analisis sulfur memakai LECO SC 632 dengan teknik infra merah. Metode yang digunakan berdasarkan ASTM (American Society for Testing and Materials)

Metode Analisis Ultimat

1.      Carbon dan hydrogen.

Dibebaskan sebagai CO2 dan H2O ketika batubara dibakar. CO2 bisa berasal dari mineral karbonat yang ada, dan H2O bisa berasal dari mineral lempung atau inherent moisture pada air-dried coal atau pada keduanya. Nilai kadar karbon ini semakin bertambah seiring dengan meningkatnya kualitas batubara. Kadar karbon dan jumlah zat terbang digunakan sebagai perhitungan untuk menilai kualitas bahan bakar, yaitu berupa nilai fuel ratio.

2.      Nitrogen.

kandungan nitrogen dari batubara merupakan hal yang signifikan, khususnya dengan hubungan polusi udara.  jadi batubara dengan nitrogen yang rendah lebih diharapkan pada industri. Batubara tidak boleh mengandung nitrogen lebih dari 1.5-2.0% (d.a.f.)

3.      Oksigen.

Oksigen merupakan komponen dari banyak campuran organic dan anorganik pada batubara, sebagaimana kandungan moisture. Ketika batubara teroksidasi, oksigen dapat hadir sebagai oksida, hidroksida dan mineral sulfat, seperti material orgaink yang teroksidasi. Perlu diingat bahwa oksigen merupakan indicator penting rank coal.

4.      Sulphur

Di dalam batubara, sulfur bisa berupa bagian dari material carbonaceous atau bisa berupa bagian mineral seperti sulfat dan sulfida.

Gas sulfur dioksida yang terbentuk selama pembakaran merupakan polutan yang serius. Kebanyakan negara memiliki peraturan mengenai emisi gas tersebut ke atmosfir. Satu persen adalah limit kandungan sulfur dalam batubara yang banyak dipakai oleh negara-negara pengguna batubara. Kandungan yang tinggi dalam coking coal tidak diinginkan karena akan berakumulasi di dalam cairan logam panas sehingga memerlukan proses desulfurisasi.

Sulphur. sebagaimana nitrogen, kandungan sulfur dari batubara menyebabkan masalah degnan polusi dan kegunaan. Sulfur menyebabkan korosi dan pengotoran pada pipa boiler dan mneyebabkan polusi udara ketika dikeluarkan sebagai asap cerobong. Sulfur dapat hadir di batubara dalam 3 bentuk:

a.                   Sulfur organic, hadir pada senyawa organic pada batubara.

b.                  Pyritic sulfur, hadir sebagai mineral sulfide pada batubara, pada dasarnya iron pyrite.

c.                   Mineral sulfat, biasanya hydrous iron atau kalsium sulfat, dihasilkan dari oksidasi fraksi sulfide pada batubara.

Kandungan total dari sulfur pada steam coal yang digunakan untuk pembangkit listrik tidak boleh melebihi 0.8-1 % (air-dried); jumlah maksimum tergantung dari peraturan emisi local. Pada industri semen,  total sulfur > 2% masih diterima, tapi..di coking coals diperlukan maksimum 0.8% (air-dried) karenan value yang lebih tinggi mempengaruhi kualitas baja.

5.      Calorivic Value

Calorivic value adalah jumlah panas yang dihasilkan oleh pembakaran contoh batubara di laboratorium. Pembakaran dilakukan pada kondisi standar, yaitu pada volume tetap dan dalam ruangan yang berisi gas oksigen dengan tekanan 25 atm.

Selama proses pembakaran yang sebenarnya pada ketel, nilai calorivic value ini tidak pernah tercapai karena beberapa komponen batubara, terutama air, menguap dan menghilang bersama-sama dengan panas penguapannya. Maksimum kalori yang dapat dicapai selama proses ini adalah nilai net calorivic value. Calorivic value dikenal juga dengan specific energy dan satuannya adalah kcal/kg atau cal/g, MJ/kg,Btu/lb.

6.      Relative Density

Relative density adalah perbandingan berat contoh batubara (+ 2 gram) yang telah dihaluskan (-212 micron), dengan berat air yang dipindahkan oleh contoh batubara tersebut dari pycnometer yang dipergunakan untuk pengujian pada suhu 30+0.1oC.

Relative density suatu batubara tergantung dari rank dan kandungan mineralnya. Relative density dengan kandungan ash suatu batubara, dari rank dan jenis yang sama, mempunyai korelasi yang baik sehingga dapat dipergunakan sebagai alat untuk memperkirakan kandungan ash suatu batubara dari relative densitynya.

7.      Chlorine

Chlorine adalah salah satu elemen batubara yang dapat menimbulkan korosi (pengkaratan) dan masalah fouling/slagging (pengkerakkan) pada ketel uap. Kadar chlorine lebih kecil dari 0.2% dianggap rendah, sedangkan kadar chlorine lebih besar dari 0.5% dianggap tinggi. Adanya elemen chlorine selalu bersama-sama dengan adanya elemen natrium.

8.      Phosporus

Adanya phosphorus (posfor) di dalam coking coal sangat tidak diinginkan karena dalam peleburan baja, phosphorus akan berakumulasi dan tinggal dalam baja yang dihasilkan. Baja yang mengandung phosphorus tinggi akan cepat rapuh. Phosphorus juga dapat menimbulkan masalah pada pembakaran batubara di ketel karena phosphorus dapat membentuk deposit posfat yang keras di dalam ketel. Kandungan Fosfor; Fosfor dalam batubara dalam bentuk fosfat dan senyawa organic fosfat. Pada pembakaran semua fosfat ini akan berubah menjadi abu. Kandungan fosfor tidak terlalu diperhitungkan dalam hal pembakaran akan tetapi pada tahap metalurgi

9.      Carbonate Carbondioxide

Penetapan carbonate carbondioxide dilakukan untuk mendapatkan angka yang dapat dipergunakan sebagai pengoreksi hasil penetapan karbon, sehingga karbon yang dilaporkan hanyalah karbon organik (organic carbon). Penetapan carbonate carbondioxide tidak perlu dilakukan pada contoh batubara derajat rendah (brown coal dan lignite), karena batubara derajat rendah atau lower rank coal bersifat asam sehingga carbonate carbon-nya akan kosong.