Karakterisasi Batubara Musi Banyu Asin dan Tabalong Hasil Coal Drying Process dengan Metode Thermogravimetric Analyzer dan Differential Scanning Calorimetry di BLU tekMIRA

Abstract

Abstract. Coal is a fossil fuel which utilization is very dominant to produce energy. The provinces of South Kalimantan and South Sumatra are the largest coal contributors in Indonesia. Coal value upgrading needs more attention so that coal provides maximum benefits. One of the methods used to improve the quality of coal is drying method that using a fairly high pressure and temperature. The characteristics of coal combustion results from drying can be determined by using a Thermogravimetric Analyzer (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). From the results of this test, it can be seen the initial temperature of combustion (Tig), maximum temperature (Tmax) related to reactivity, char combustion temperature (Tbo) and maximum combustion speed (Rmax). On this research, using 2 coal samples from Tabalong, South Kalimantan and 4 samples from Musi Banyu Asin, South Sumatra with initial calorific values for 5,390 and 4,835 cal/g which were tested by analysis of proximate, caloric value, and TGA/DSC. The pressure applied is 1 and 50 bar and the temperature is 200 ºC and 300 ºC. Based on the TGA/DSC analysis, coal which given a higher pressure and temperature when drying, the combustion system is better with a higher Tig value, higher Tmax, lower Tbo, but Rmax based on air content. Tabalong coal the largest calorie increase from 5390 cal/g to 8065 cal/g was achieved at an initial pressure of 50 bar and temperature of 300 ºC. In these conditions the Tig value is 393 ºC, Tmax 443 ºC, Rmax 0.11 mg/min, and Tbo 496.80 ºC. At the same temperature, with a pressure of 1 bar, the increase in calories is 438 cal/g from the original 5,390 cal/g to 5,828 cal/g, the Tig value is 382.90 ºC, Tmax 436.90 ºC, Tbo 516.10 ºC. Coal from Musi Banyu Asin, South Sumatra largest calories increase is from 4,835 cal/g to 6,741 cal/g at initial pressure of 50 bar and temperature of 300 ºC. In these conditions the Tig value is 373.90 ºC, the Tmax value is 373.90 ºC, Rmax is 0.21 mg/min, and Tbo is 441.20 ºC. At the same temperature with a pressure of 1 bar, the increase in calories is 1205 cal/g from 4835 cal/g to 6,040 cal/g, with a Tig value of 358.40 ºC, Tmax 397.90 ºC, Tbo 482.10 ºC, and Rmax 0,17 mg/minute. With a temperature of 200 ºC and a pressure of 50 bar, the increase in calories is 1157 cal/g from 4835 cal/g to 5992 cal/g, Tig Value 346.90 ºC, Tmax 410.90 ºC, Tbo 555 ºC, and Rmax 0.09 mg/minute. With same temperature and pressure of 1 bar, the increase in calorific value is 551 cal/g from 4835 cal/g to 5386 cal/g, the Tig value is 336.60 ºC, Tmax 396.60 ºC, Tbo 483.10 ºC, Rmax 0,10 mg/minute. The difference in the character of Tabalong coal and Musi Banyu Asin coal is that Tabalong coal has a higher calorific value even though Tabalong coal has a much higher air content than Musi Banyu Asin, but Tabalong coal must be given greater pressure so that the increase is significant. Temperature and pressure when drying affect the decrease in air content, increase in caloric value and the combustion characteristics.

keywords : type of coal, coal drying, calorific value, TGA/DSC, combustion characteristics 

Abstrak. Batubara adalah salah satu bahan bakar fosil yang pemanfaatannya sangat dominan untuk menghasilkan energi. Provinsi Kalimantan Selatan dan Sumatera Selatan adalah daerah penyumbang batubara terbesar di Indonesia. Peningkatan nilai batubara perlu lebih diperhatikan agar batubara memberikan manfaat yang maksimal. Salah satu metode yang digunakan untuk meningkatkan kualitas batubara adalah dengan metode pengeringan (coal drying) menggunakan tekanan dan suhu yang cukup tinggi. Sifat atau karakteristik pembakaran batubara hasil pengeringan dapat diketahui denganThermogravimetri Analyzer (TGA) dan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Dari hasil pengujian ini dapat diketahui suhu awal terjadinya pembakaran (Tig), suhu maksimum (Tmax) yang berhubungan dengan reaktivitas, suhu pembakaran char (Tbo) dan kecepatan pembakaran maksimum (Rmax). Dalam penelitian ini sampel batubara berasal dari Tabalong, Kalimantan Selatan sebanyak 2 buah dan Musi Banyu Asin, Sumatera Selatan sebanyak 4 buah dengan nilai kalori awal 5.390 dan 4.835 kal/g yang diuji dengan analisis proksimat, nilai kalori, dan TGA/DSC. Tekanan yang diberikan sebesar 1 dan 50 bar dan suhu 200 ºC dan 300 ºC.  Berdasarkan analisis TGA/DSC, batubara yang diberi tekanan dan suhu lebih tinggi saat pengeringan mempunyai karakteristik pembakaran yang lebih baik dengan nilai Tig yang semakin tinggi, Tmax yang lebih rendah, Tbo yang lebih rendah, tetapi Rmax lebih dipengaruhi oleh kadar air. Batubara Tabalong kenaikan kalori terbesar dari 5390 kal/g menjadi 8065 kal/g dicapai pada kondisi tekanan awal 50 bar dan suhu 300 ºC. Pada kondisi tersebut Nilai Tig sebesar 393 ºC, Tmax 443 ºC, Rmax 0,11 mg/min, dan Tbo 496,80 ºC. Pada suhu yang sama, dengan tekanan sebesar 1 bar, kenaikan kalori sebesar 438 kal/g dari semula 5.390 kal/g menjadi 5.828 kal/g, nilai Tig sebesar 382,90 ºC, Tmax 436,90 ºC, Tbo 516,10 C. Batubara Musi Banyu Asin, Sumatera Selatan kenaikan kalori terbesar yaitu dari 4.835 kal menjadi 6.741 kal pada tekanan awal 50 bar dan suhu 300 ºC. Pada kondisi tersebut Nilai Tig sebesar 373,90 ºC, Nilai Tmax 373,90 ºC, Rmax 0,21 mg/min, dan Tbo 441,20 ºC. Pada suhu yang sama dengan tekanan 1 bar, kenaikan kalori sebesar 1205 kal/g dari 4835 kal/g menjadi 6.040 kal/g, dengan nilai Tig 358,40 ºC, Tmax 397,90 ºC, Tbo 482,10 ºC, dan Rmax 0,17 mg/min. Dengan suhu 200 ºC dan tekanan 50 bar, kenaikan kalori sebesar 1157 kal/g dari 4835 kal/g menjadi 5992 kal/g, Nilai Tig 346,90 ºC, Tmax 410,90 ºC, Tbo 555 ºC, dan Rmax 0,09 mg/min. Dengan suhu yang sama dan tekanan 1 bar, kenaikan nilai kalori sebesar 551 kal/g dari 4835 kal/g menjadi 5386 kal/g, nilai Tig 336,60 ºC, Tmax 396,60 ºC, Tbo 483,10 ºC, Rmax 0,10 mg/min. Perbedaan karakter batubara Tabalong dan Musi Banyu Asin adalah batubara Tabalong nilai kalorinya lebih besar meski batubara Tabalong mempunyai kadar air yang jauh lebih besar daripada Musi Banyu Asin, tetapi batubara Tabalong harus diberikan tekanan yang lebih besar agar signifikan kenaikannya. Suhu dan tekanan saat pengeringan berpengaruh terhadap penurunan kadar air, kenaikan nilai kalori dan sifat pembakaran. 

kata kunci : jenis batubara, pengeringan, nilai kalori, TGA/DSC, karakteristik pembakaran.