Sulfur [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ANALISIS BATUBARA ( Sulfur Analizer )



Disusun Oleh NAMA



: ARBIKA



NIM



: 17080007



LABORATORIUM ANALISIS BATUBARA PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2019



HALAMAN PENGESAHAN PRAKTIKUM ANALISIS BATUBARA



Laporan ini diajukan sebagai tugas mingguan matakuliah Praktikum Analisis Batubara, Program Studi Teknik Pertambangan Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang Tahun akademik 2019/2020



Disusun oleh NAMA



: ARBIKA



NIM



: 17080007



Menyetujui, Asisten Pembimbing



Ilep prengki, S.T



Arbika/17080007



ii



KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun ucapkan kehadirat Allah SWT, karena hanya berkat dan pertolongan-nya maka laporan ini dapat selesai tepat pada waktunya sesuai dengan yang diharapkan. Laporan ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk mengikuti responsi sekaligus dapat dijadikan bahan dan materi untuk mempelajari mata kuliah Batubara. Pada kesempatan kali ini penyusun mengucapkan terimakasih yang sebesar – besarnya kepada : 1. Bapak Ansosry,S.T,M.T selaku dosen pengajar mata kuliah Batubara Tahun Ajaran 2019/2020 Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Negeri Padang 2. Ilep Prengki, S.T. selaku pembimbing dalam pelaksanaan praktikum serta dalam pembuatan laporan. 3. Kepada semua pihak baik secara langsung ataupun tidak langsung yang telah membantu sehingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik. Penyusun menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik dari segi materi maupun segi penyajiannya. Untuk itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dalam penyempurnaan laporan akhir ini.



Padang, 9 April 2019 Penyusun



Arbika



Arbika/17080007



iii



DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................



ii



KATA PENGANTAR ..................................................................................



iii



DAFTAR ISI ................................................................................................



iv



DAFTAR GAMBAR ...................................................................................



v



DAFTAR TABEL ........................................................................................



vi



DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................



vii



BAB I.



PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................



1



1.2 Tujuan Praktikum .............................................................................



2



II. LANDASAN TEORI 2.1 Konsep Dasar ...................................................................................



3



III. PELAKSANAAN PRAKTIKUM 3.1 Peralatan dan Perlengkapan .............................................................



8



3.2 Prosedur Praktikum ..........................................................................



8



3.3 Gambar Peralatan .............................................................................



11



IV. HASIL PRAKTIKUM 4.1 Tabulasi Data ...................................................................................



12



4.2 Perhitungan ......................................................................................



12



V. PEMBAHASAN 5.1 Analisis Data ....................................................................................



19



VI. PENUTUP 6.1 Kesimpulan ......................................................................................



20



6.2 Saran ................................................................................................



20



DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................



21



LAMPIRAN



Arbika/17080007



iv



DAFTAR GAMBAR Gambar



Halaman



Gambar peralatan ..................................................................................



Arbika/17080007



11



v



DAFTAR TABEL Tabel



Halaman



Tabel parameter........................................................................



9



Tabel Data ...............................................................................



12



Arbika/17080007



vi



LAMPIRAN LAMPIRAN A. FOTO B. LEMBAR KONSULTASI



Arbika/17080007



vii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batubara adalah batuan organik yang tersusun atas karbon, oksigen, hidrogen, dan sedikit sulfur. Batubara merupakan salah satu sumber energi di Indonesia. Jumlah sumber daya batubara Indonesia mencapai 161 miliar ton dan cadangannya mencapai 28 miliar ton (Departemen ESDM, 2011). Saat ini hampir 70 % produksi batubara Indonesia dimanfaatkan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai bahan bakar pembangkit listrik dengan persyaratan batubara yang digunakan harus memiliki kandungan sulfur sekitar 0,4 % (Irwandy Arif, 2014). Pada industri semen batubara yang digunakan harus memiliki persyaratan sulfur yang terkandung di dalam batubara sebesar 0,8 % (Tekmira, 2006) dan sisanya digunakan di pabrik tekstil, metalurgi, dan lain-lain dengan jumlah yang tidak terlalu besar. Dalam pemanfaatannya terutama sebagai sumber bahan bakar pembangkit listrik maupun penggunaan lainnya terdapat beberapa kendala yang salah satunya adalah adanya gas SO 2 sebagai hasil pembakaran yang dapat menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Untuk mengurangi jumlah gas SO2 yang dihasilkan dapat dilakukan dengan pengurangan kadar sulfur di dalam batubara. Meskipun kandungan sulfur batubara Indonesia masih tergolong rendah (Fatimah, 2006) akan tetapi pengggunaan batubara dalam jumlah besar akan dapat meningkatkan emisi SO2 yang akan dihasilkan. Seiring dengan terus berkembangnya isu mengenai lingkungan maka, keberadaan SO 2 sebagai hasil pembakaran sangat menghawatirkan. Salah satu metode yang pernah dilakukan untuk mengurangi kandungan sulfur di dalam batubara adalah dengan cara melewatkan batubara ukuran 80 mesh dalam sebuah stationary bed selama 6 minggu pada temperatur 100 o C (Li, 1977). Penelitian lainnya yaitu dengan cara mensuspensi batubara ukuran 60 2 mesh dalam air serta melewatkan gelembung-gelembung oksigen dala suspensi tersebut pada temperatur 900 o C dengan kecepatan oksigen 0,113 m



Arbika/17080007



1



3 /menit sehingga dalam waktu satu minggu sulfur pyrit dapat teroksidasi sebesar 79 % (Nelson et all, 1977). Berdasarkan penelitan tersebut maka akan dilakukan perancangan alat desulfurisasi batubara dengan metode elektrolisis dengan bahan baku batubara yang memiliki kandungan sulfur yang tinggi yaitu > 2%. Tujuan dalam penelitian ini untuk menentukan pengaruh konsentrasi elektrolit dan kecepatan pengadukan pengadukan terhadap kandungan sulfur dan nilai kalor didalam batubara. 1.2 Tujuan Praktikum Mahasiswa mampu menentukan dan mengetahui kadar sulfur pada batubara



Arbika/17080007



2



BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Sulfur Sulfur adalah komponen dalam batubara, yang terdapat sebagai sulfur organik maupun anorganik. Umumnya komponen sulfur dalam batubara terdapat sebagai sulfur syngenetik yang erat hubungannya dengan proses fisika dan kimia selama proses penggambutan dan dapat juga sebagai sulfur epigenetik yang dapat diamati sebagai pirit pengisi cleat pada batubara akibat proses presipitasi kimia pada akhir proses pembatubaraan (Mackowsky, 1968). Sulfur walaupun secara relatif kandungannya rendah, merupakan salah satu elemen penting pada batubara yang mempengaruhi kualitas. Terdapat berbagai cara terbentuknya sulfur dalam batubara, diantaranya adalah berasal dari pengaruh lapisan pengapit yang terendapkan dalam lingkungan laut, pengaruh air laut selama proses pengendapan tunbuhan, proses mikrobial dan perubahan Ph (Casagrande et.al, 1987). Di lingkungan laut, Ph umumnya berkisar antara 4 – 8 (netral – basa) dan Eh cukup rendah, kecuali pada beberapa centimeter dari permukaan. Sulfat berlimpah & umumnya cukup banyak ion Fe yang hadir baik sebagai unsur terlarut dalam air laut atau penguraian dari bahan tumbuhan & mineral. Keadaan ini menyebabkan aktifitas bakteri sangat berperan untuk terbentuknya sulfur. Sedangkan lingkungan pengendapan batubara pada air tawar (lacustrine dan rawa) Ph umumnya rendah. Sulfat terlarut juga rendah ( ± < 40 ppm), sehingga sulfur yang terbentuk sedikit karena aktifitas bakteri rendah. Dengan demikian jumlah sulfur yang dihasilkan tergantung pada kondisi Ph, Eh, konsentrasi sulfat dan untuk pirit khususnya perlu kehadiran ion Fe dan aktivitas bakteri. Pada lingkungan pengendapan batubara yang dipengaruhi oleh endapan laut akan menghasilkan batubara dengan kadar sulfur tinggi, sedangkan batubara yang terendapkan di lingkungan darat / air



Arbika/17080007



3



tawar umumnya didominasi oleh sulfur organik dengan persentase pirit yang rendah. Dari hasil penelitian mengenai pembentukan dan keberadaan sulfur pada batubara dan gambut, Casagrande (1987) membuat beberapa kesimpulan, yaitu: - Secara umum batubara bersulfur rendah ( furnace > On, input 1350 pada Set Point untuk menaikkan suhu ke 1350º C. Tunggu hingga mencapai suhu tersebut. Klik Turn On Gas O2, tunggu 10 menit untuk stabilizing baseline, periksa rotameter, untuk lance harus masuk kemenu Diagnostic >I/O dan Lance On Purge : 3,5 LPM Measure : 2,5 LPM Lance : 1,0 LPM i. Periksa kondisi ambient instrument, dengan cara klik Diagnostic > ambient chart



parameter



minimum



maximum



typical



IR Cell Volt



0,0 v



4,9 V



Varies



IR Cell Temperature



Setpoint



- Setpoint



All 50 ºC except



1ºC



+1ºc



Low sulfur 45 ºC



Incoming pressure



13,0 psi



17,0 psi



15,0 psi



Pump pressure



10,0 psi



30,0 psi



varies



Back pressure



-10 mmHg



+10 mmHg



varies



MeFC temperature



44ºC



46ºC



45 ºC



Cabinet 15ºC



40 ºC



Ambient



Lower Temperature Upper



kurang



lebih 3 ºC Cabinet 15ºC



Temperature



40 ºC



Ambient kuranglebih 13 ºC



j. Pastikan “READY TO ANALYZE” muncul distatus bar k. Lakukan System Check dengan cara masuk menu Diagnostic > system check > start, pastikan semua hasilnya menunjukkan Passed



Arbika/17080007



9



2. Persiapan analisa a. Pastikan “ Ambient Monitor” sudah stabil dan sesuai parameter b. Lakukan ‘System Check” dan “Leak Check” pastikan semuanya pass c. Instrument sudah di kalibrasi dengan sample standard d. Timbang sample dengan berat sekitar 0,2500 gram pada crucible boat,diusahakan rata pada semua permukaan.



3. Analisa Sample a. Klik icon sample b. Masukkan nama untuk sample atau pilih nama sample yang sudah tersedia, kemudian tekan enter. c. Pilih method yang akan dipakai d. Klik Analyze, tunggu hingga muncul Load Sample distatus bar e. Masukkan boat yang berisi sample kedalam furnace f. Setelah analisa selesai, secara otomatis hasil analisa akan muncul dan siap untuk analisa berikutnya



4. Mencetak hasil analisa a. Pilih sample yang akan diprint dengan cara klik select atau multi b. Klik output, pilih print report lab c. Pilih printer format, jika hanya satu yang tersedia maka otomatis terpilih d. Pilih : a) Clear untuk clear print section b) Preview untuk melihat data hasil print c) Print untuk mencetak



Arbika/17080007



10



3.3 Gambar Peralatan



Komputer



Neraca Analitik



LECO SC832



Tabung Gas



Boat Poiller Assambly



Crossible



Arbika/17080007



11



BAB IV HASIL PRAKTIKUM 4.1 Tabulasi Data Nama Batubara Asli Batubara + 5ml minyak Batubara + 10 ml minyak Batubara + 15ml minyak Batubara + 20 ml minyak



method coal



Mess ( gram ) 0.2500



sulfur average (%) 1,23



analisis date 04/08/2019



coal



0.2500



0,976



04/08/2019



coal



0.2500



0,802



04/07/2019



coal



0.2500



0,609



04/08/2019



coal



0.2500



0,428



04/08/2019



Data. 1 Nilai Sulfur



Sampel



Inherent Moisture (%)



Free Face Moisture (8,4 - % IM)



Total Moisture ( FM% + IM % )



sampel asli 5 gram + 5ml 10 gram + 10 ml 10 gram + 5ml 15 gram + 10 ml 15 gram + 5ml 75 gram + 10 ml 120 gram + 10 ml 200 gram + 10 ml



5.75 1.78 0.57 0.80 0.64 2.35 0.74 1.06 2.12



2,65 6,62 7,83 7,6 7,76 6,05 7,66 7,34 6,28



8,4 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4 8,4



Data. 2 Nilai IM,FM dan TM



4.2 Perhitungan Analisis Sampel Batubara 5 gram + 5 ml Minyak Parameter Total Moisture ( % ) Proximate Analsis  Inherent Moisture ( % )  Ash Content ( % )  Volatille Matter ( % ) Total Sulfur ( % ) Calorimeter ( Kcal/kg )



Arbika/17080007



As Received Basis 8,4 42,07 33,76 0,910 7282,54



Results Air Dried Basis



Dried Basis



1,78 45,12 36,21 0,976 7808,86



1,81 45,93 36,86 0,993 7950,37



12



1. Analisis sampel asli 



Konversi dari ADB ke DB



= = =



100 100−IM 100 100−5,75 100 94,25



= 1,061



 Inherent Moisture = 1,061 × 5,75 = 6,10 %  Ash content



= 1,061 × 62,80 = 66,63 %



 Volatille Matter



= 1,061 × 11,87 = 12,59 %



 Sulfur



= 1,061 × 1,23



 Calorimeter



= 1,061 × 7670 = 8137,93 Kcal/kg







= 1,30



Konversi dari ADB ke ARB



= = =



100−TM 100−IM 100− 8,4 100 – 5,75 91,6 94,25



= 0,971



 Inherent Moisture =  Ash content



= 0,971 × 62,80 = 61,03 %



 Volatille Matter



= 0,971 × 11,87 = 11,53 %



 Sulfur



= 0,971 × 1,23



 Calorimeter



= 0,971 × 7670 = 7454,34 Kcal/kg



Arbika/17080007



= 1,19



13



2. Analisis sampel 5 gram batubara + 5 ml minyak 



Konversi dari ADB ke DB



= = =



100 100−IM 100 100−1,78 100 98,22



= 1,01



 Inherent Moisture = 1,01 × 1,78



= 1,81 %



 Ash content



= 1,01 × 45,12 = 45,93 %



 Volatille Matter



= 1,01 × 36,21 = 36,86 %



 Sulfur



= 1,01 × 0,976



 Calorimeter



= 1,01 × 7808,86 = 7950,37 Kcal/kg







= 0,993



Konversi dari ADB ke ARB



= = =



100−TM 100−IM 100− 8,4 100 – 1,78 91,6 98,22



= 0,932



 Inherent Moisture =  Ash content



= 0,932 × 45,12 = 42,07 %



 Volatille Matter



= 0,932 × 36,21 = 33,76 %



 Sulfur



= 0,932 × 0,976



 Calorimeter



= 0,932 × 7808,86 = 7282,54 Kcal/kg



Arbika/17080007



= 0,910



14



3. Analisis sampel 10 gram batubara + 10 ml minyak 



Konversi dari ADB ke DB



= = =



100 100−IM 100 100−0,57 100 99,43



= 1,005



 Inherent Moisture = 1,005 × 0,57



= 0,57 %



 Ash content



= 1,005 × 35,78



= 35,78 %



 Volatille Matter



= 1,005 × 54,51



= 54,82 %



 Sulfur



= 1,005 × 0,802



= 0,806



 Calorimeter



= 1,005 × 7839,93



= 7884,87 Kcal/kg







Konversi dari ADB ke ARB



= = =



100−TM 100−IM 100− 8,4 100 – 0,57 91,6 99,43



= 0,92



 Inherent Moisture =  Ash content



= 0,92 × 35,78



= 32,96 %



 Volatille Matter



= 0,92 × 54,51



= 50,21 %



 Sulfur



= 0,92 × 0,802



= 0,738



 Calorimeter



= 0,92 × 7839,93



= 7222,54 Kcal/kg



Arbika/17080007



15



4. Analisis sampel 15 gram batubara + 10 ml minyak 



Konversi dari ADB ke DB



= = =



100 100−IM 100 100−0,64 100 99,36



= 1,006



 Inherent Moisture = 1,006 × 0,64



= 0,644 %



 Ash content



= 1,006 × 48,88



= 49,19 %



 Volatille Matter



= 1,006 × 29,51



= 29,70 %



 Sulfur



= 1,006 × 0,609



= 0,612



 Calorimeter



= 1,006 × 7170,63



= 7216,81 Kcal/kg







Konversi dari ADB ke ARB



= = =



100−TM 100−IM 100− 8,4 100 – 0,64 91,6 99,36



= 0,921



 Inherent Moisture =  Ash content



= 0,921 × 48,88



= 45,06 %



 Volatille Matter



= 0,921 × 29,51



= 27,20 %



 Sulfur



= 0,921 × 0,609



= 0,561



 Calorimeter



= 0,921 × 7170,63



= 6610,60 Kcal/kg



Arbika/17080007



16



5. Analisis sampel 75 gram batubara + 10 ml minyak 



Konversi dari ADB ke DB



= = =



100 100−IM 100 100−0,74 100 99,26



= 1,007



 Inherent Moisture = 1,007 × 0,74



= 0,745 %



 Ash content



= 1,007 × 42,80



= 43,11 %



 Volatille Matter



= 1,007 × 45,06



= 45,39 %



 Sulfur



= 1,007 × 0,428



= 0,431



 Calorimeter



= 1,007 × 7226,7



= 7280,57 Kcal/kg







Konversi dari ADB ke ARB



= = =



100−TM 100−IM 100− 8,4 100 – 0,74 91,6 99,26



= 0,922



 Inherent Moisture =  Ash content



= 0,922 × 42,80



= 39,49 %



 Volatille Matter



= 0,922 × 45,06



= 41,58 %



 Sulfur



= 0,922 × 0,428



= 0,394



 Calorimeter



= 0,922 × 7226,7



= 6669 Kcal/kg



Arbika/17080007



17



BAB V PEMBAHASAN 5.1 Analisis Data Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan tentang penentuan kadar sulfur pada batubara dengan menggunakan peralatan LECO SC832 ini bertujuan untuk mengetahui kadar sulfur yang terdapat pada sampel batubara tersebut. Kadar sulfur yang terdapat pada batubara dapat dihitung dari kadar pyrit sulfur, sulfat sulfur dan organik sulfur. Sulfur adalah senyawa anorganik (abu), material yang tidak terbakar dalam pembakaran pada batubara. Sulfur merupakan bagian dari mineral sulfat dan sulfida di dalam batubara yang sifatnya mudah bersenyawa dengan unsur hidrogen dan oksigen untuk membentuk senyawa asam. Keberadaan senyawa sulfur diharapkan seminimal mungkin, standar ASTM menetapkan bahwa batubara tidak boleh memiliki kandungan sulfur lebih dari 1 %. Sulfur dalam bentuk pyrit dan sulfat merupakan bagian dari mineral matter yang terdapat dalam batubara yang jumlahnya masih dapat dikurangi dengan teknik pencucian. Sedangkan organik sulfur terdapat pada seluruh material karbon dalam batubara dan jumlahnya tidak dapat dikurangi dengan teknik pencucian. Batubara dengan kadar sulfur yang tinggi menimbulkan banyak masalah dalam pemanfaatannya. Apabila batubara itu dibakar, sulfur menyebabkan korosi dalam ketel dan membentuk endapan isolasi pada tabung ketel uap (slagging). Di samping itu juga menimbulkan pencemaran udara, sebagian sulfur akan terbawa dalam hasil pencairan batubara, gasifikasi, dan pembuatan kokas. Dalam pembakaran batubara, semua belerang organik dan sebagian belerang pyrit menjadi SO2. Oksida belerang ini selanjutnya dapat teroksidasi menjadi SO3. Oksida – oksida belerang yang terbawa gas buang dapat bereaksi dengan lelehan abu yang menempel pada dinding tungku maupun pipa boiler sehingga menyebabkan korosi. Sebagian SO2 yang diemisikan ke



Arbika/17080007



18



udara dapat teroksidasi menjadi SO3 yang apabila bereaksi dengan uap air menjadi kabut asam sehingga menimbulkan turunnya hujan asam. Pada kokas kandungan sulfur tidak boleh melebihi 0,6 %. Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, diperoleh hasil data pengamatan analisa sulfur pada batubara yang diuji. Pada praktikum kali ini dilakukan 5 kali percobaan dengan berat sampel yang berbeda-beda. Pada sampel 1, berat sampel batubara asli sebesar 0.2500 gram didapatkan kadar kandungan sulfur sebesar 1,23 %. Pada sampel 2, berat sampel sebesar 0.2500 gram Batubara + 5ml minyak didapatkan kadar kandungan sulfur sebesar 0,976 %. Pada Sampel 3 Batubara + 10 ml minyak, berat sampel sebesar 0.2500 gram didapatkan kadar kandungan sulfur sebesar 0,802 %, Pada Sampel 4 Batubara + 15ml minyak, berat sampel sebesar 0.2500 gram didapat kandungan sulfur sebesar 0,609 % dan Sampel 5 Batubara + 20 ml minyak, berat sampel sebesar 0.2500 gram didapat kandungan sulfur sebesar 0,428%



Arbika/17080007



19



BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Pada praktikum kali ini dilakukan 5 kali percobaan dengan berat sampel yang sama dengan campuran berbeda. Berat sampel sebesar 0.2500 gram dari ke 5 sampel dapat menghasilkan sbb : 



sampel 1, kadar batubara asli kandungan sulfur sebesar 1,23 %.







Sampel 2,Batubara + 5ml minyak kadar sulfur sebesar 0,976 %.







Sampel 3,Batubara + 10 ml minyak, kadar sulfur sebesar 0,802 %,







Sampel 4, Batubara + 15ml minyak, kandungan sulfur sebesar 0,609 %







Sampel 5, Batubara + 20 ml minyak, kandungan sulfur sebesar 0,428%



Kandungan sulfur tidak boleh lebih dari 1 karna termasuk nilai yang tidak baik untuk digunakan



6.2 Saran Lakukanlah praktikum sesuai panduan yang terdapat didalam modul praktikum agar saat pelaksanaan pengujian sampel dapat berjalan dengan lancar dan aman karena alat yang digunakan alat yang mahal yang jika saat pengujian praktikum tidak sesuai dengan modul maka dapat menyebabkan kerusakan alat karna pelaksanaan tidak sesuai prosedur.



Arbika/17080007



20



DAFTAR PUSTAKA https://www.scribd.com/doc/301205899/Laporan-Tetap-Analisa-Sulfur-PadaBatubara



Arbika/17080007



21



LAMPIRAN



Arbika/17080007



22



Arbika/17080007



23



Grafik Nilai Sulfur 1.4



Calorimeter %



1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 sampel 1



sampel 2



sampel 3



sampel 4



sampel 5



Sampel sampel 1 sampel 2 sampel 3 sampel 4 sampel 5



Arbika/17080007



24