PENENTUAN DENSITAS BATUBARA

PENENTUAN DENSITAS BATUBARA 

I.  Tujuan Percobaan

         Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:

    1.      Menjelaskan pengertian dan peranan sifat fisik batubara.

    2.      Menentukan densitas batubara.

II.  Alat dan Bahan

       Alat yang digunakan:

       -         Piknometer                                                       -    Pipet tetes

       -         Labu ukur                                                         -    Pipet Volume

       -         Gelas kimia                                                       -    Bola karet

       -         Pipet ukur                                                         -    Kaca Arloji

       -         Spatula                                                             -    Neraca Analitik

       -     Corong

       Bahan yang digunakan: Batubara hasil preparasi sampel (-60 mesh)

III. Dasar Teori

      Perlunya mengenal sifat fisik karena secara tidak langsung juga menerangkan tentang hubungannya dengan sifat kimia. Sebagai contoh, ukuran pori batubara, yang merupakan sifat fisik batubara, merupakan faktor utama dalam menentukan reaktivitas kimiawi batubara (Walker, 1981). Dan efek kimiawi dari swelling index dan pengkokasan batubara memiliki efek substansi pada penanganan batubara atau selama operasi konversi batubara.

  a. Densitas (spesific graffity)

   Padatan yang porous seperti batubara, memiliki tiga perbedaan dalam pengukuran densitasnya; true density, particle density, dan apparent density.

       Apparent density batubara dapat dilakukan dengan cara membenamkan sampel batubara di dalam cairan dan kemudian mengukur cairan yang terpindahkan. Untuk prosedur ini, cairan harus: (1) membasahi permukaan batubara, (2) tidak ada absorbsi yang kuat pada permukaan, (3) tidak menyebabkan pengembangan, dan (4) menetrasi pori batubara.

        True density batubara ditentukan dengan menggunakan prinsip pemindahan Helium. Helium baik digunakan sebab dapat menetrasi pori-pori sampel batubara tanpa menyebabkan interaksi secara kimiawi.

         Particle density adalah berat suatu unit volume padatan termasuk pori dan rekahan (Mahajan dan Walter, 1978). Densitas partikel dapat ditentukan dengan cara satu dari tiga metode; (1) mercury displasment (Gan et al, 1982), (2) aliran gas (Ergun, 1951), atau (3)Silanization (Ettinger dan Zhupakhina, 1960).

         Densitas batubara dapat bervariasi yang menunjukkan hubungan antara rank dan kandungan karbon. Batubara dengan kandungan karbon 85% biasanya menunjukkan suatu derajat ciri hidropobik yang lebih besar dari batubara ber-rank paling rendah.

          Bagaimanapun, hasil temuan terbaru pada prediksi sifat hidropobik batubara mengindikasikan bahwa korelasi karakteristik kandungan air lebih baik daripada kandungan karbon. Dan begitupun rasio kandungan air/karbon lebih baik daripada rasio atomik oksigen/karbon. Begitupun, terdapat suatu hubungan antara sifat hidropobik batubara dan kandungan air (Labuschagne, 1987; Labuschagne, 1988).

      Kecenderungan bahwa densitas batubara bernilai minimum pada kandungan karbon 85%. Sebagai contoh, karbon batubara 50-55% akan memiliki densitas , dan cenderung berkurang hingga  untuk batubara mengandung 85% karbon diikuti dengan peningkatan  untuk batubara dengan kandungan karbon 87%. Sebagai pembanding, desitas graphite  juga mengikuti kecenderungan ini.

        Walaupun variasi densitas tidak begitu besar, umumnya densitas untuk (maseral) atau yang memiliki kandungan karbon yang sama adalah exinite < vitrinite < micrinite.

           Dalam standar ASTM D291 dinyatakan dalam berat batubara ter-crusher per cubic feet, yang mana bervariasi dengan ukuran partikel batubara dan dengan cara pengisian dalam sebuahcontainer.

b. Densitas Relatif

       Densitas relatif batubara tergantung pada rank dan mineral pengitirnya. Data densitas relatif diperlukan untuk membuat sampel komposit dalam menentukan banyaknya asap (steam). Selain itu diperlukan juga sebagai faktor penting dalam mengubah cadangan batubara dari unit volume menjadi unit massa.

          Penentuan dilakukan dengan menghitung banyaknya kehilangan berat pada saat dicelupkan ke dalam air. Cara terbaik adalah dari data berat batubara dengan menggunakan piknometer. Grafik dibawah ini memberikan hubungan antara densitas relatif terhadap kandungan abu untuk batubara dan serpih karbon di cekungan Agades.

           Pengukuran berat jenis tergantung tujuan penggunaan:

   -   Bulk density adalah berat per satuan volume batubara lepas, gunanya untuk menghitung besarnya stockpile.

  -  Apparent density adalah berat jenis bongkah batubara termasuk inherent moisture, mineral matter dan udara di dalam pori.

-         True density adalah berat jenis batubara yang bebas dari udara dan air yang tidak terikat, tetapi termasuk mineral matter.

   Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya berat jenis, antara lain:

  -  Rank: umumnya batubara dengan rank yang tinggi makan mempunyai berat jenis yang tinggi   pula. Hal ini dapat disebabkan oleh perubahan-perubahan yang terjadi selama proses       pembentukan batubara, yaitu terbentuknya grup-grup hidrokarbon yang lebih berat.

   -         Komposisi petrografik: exinite, micrinite, dan fusinite.

   -         Impurities: air dan mineral yang ada di dalam batubara.

IV.   Langkah Kerja

      Penentuan Densitas Batubara (ASTM D 167-73)

a. Membuat larutan typol (teepol CH₅₃) o,1% dalam beaker glass. Menyimpan larutan dalam desikator jika didalamnua terdapat gelembung.

b. Mengisi piknometer dengan larutan typol sampai lubang kapilernya terisi penuh, kemudian timbang (P).

c. Memindahkan sebagian larutan typol dari piknometer menggunakan pipet sampai kira-kira ½ bagian volumenya.

d. Menimbang satu gram sampel batubara (-60 mesh), memasukkannya ke dalam piknometer berisi setengah larutan typol menggunakan corong kecil.

e.  Menunggu hingga gelembunfg batubara dan larutan typol hilang kemudian jika batubara sudah jatuh semua ke dalam larutan typol (mengendap) lalu menambahkan kembali larutan typol ke dalam piknometer sampai penuh dan timbang (W₁).

Perhitungan Hasil:

W        = berat sampel (gr)

W₁       = berat piknometer + typol + sampel (gr)

P          = berat piknometer + typol (gr)

 V.                 Data Pengamatan

No.	Berat Sampel (gr)	Berat piknometer + typol (gr)	Berat piknometer + typol + sampel (gr)
1.	10	152,4	152,7
2.	10	152,4	152,5

VI.              Data Perhitungan

Volume piknometer                                     : 24 ml

Berat jenis typol (dari internet)                   : 1,028  

-         Berat jenis batubara sampel 1               : 1,468 gr/ml

-         Berat jenis batubara sampel 2               : 1,425 gr/ml

VII.  Analisa Hasil Percobaan

          Dari percobaan penentuan densitas batubara yang termasuk salah satu pengujian fisik batubara digunakan batubara berukuran (-60 mesh). Hal ini dikarenakan yang berukuran -60 mesh masih berat sehingga mudah tenggelam dan larutan typol mudah masuk ke dalam pori-pori batubara, sehingga waktu pengendapan tidak terlalu lama. Larutan yang digunakan adalah larutan typol 0,1% yang dimasukkan ke dalam piknometer kemudian ditimbang, setelah ditimbang, piknometer yang berisi larutan typol diambil larutannya hingga ½ volume piknometer. Kemudian sampel batubara -60 mesh yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam piknometer menggunakan corong lalu tunggu hingga busanya hilang kemudian isi lagi larutan typol sampai tanda batas lalu timbang.

         Dari rangkaian percobaan dapat dihitung nilai densitas dari batubara tersebut. Dapat dianalisa bahwa ketika batubara dimasukkan ke dalam larutan typol yang terlah hilang gelembungnya menjadi ada gelembung kembali karena adanya kandungan udara yang mengisi pori-pori batubara. Beberapa bagian batubara langsung mengendap ke dasar piknometer dapat dianalisa sebagai sudah terisinya pori-pori batubara bersamaan dengan masuknya batubara ke dalam larutan dan memiliki pori yang cukup besar untuk larutan memenuhinya dengan cepat. Sementara batubara yang terlihat melayang dapat dianalisa sebagai batubara yang memiliki pori-pori kecil sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama untuk tenggelam.

          Percobaan ini menggunakan prinsip Apparent density karena sampel dicelupkan ke dalam air/larutan dan memenuhi empat syarat apparent density, yaitu membasahi permukaan batubara, tidak ada absorbsi yang kuat pada permukaan, tidak menyebabkan pengembangan dan menetrasi pori batubara.

VIII.   Kesimpulan

       Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

· Pada percobaan kali ini dilakukan penelitian densitas true density, yaitu densitas zat padat (batubara) yang sesungguhnya dengan menggunakan metode apparent density.

·   Penentuan densitas batubara menggunakan larutan typol 0,1%.

·   Rumus yang digunakan untuk mencari densitas batubara:

·   Dari hasil percobaan didapatkan:

     -         Densitas batubara 1           = 1,468 gr/ml

     -         Densitas batubara 2           = 1,425 gr/ml

· Dari hasil percobaan, sampel yang diuji adalah benar batubara karena secara teoritis densitas batubara adalah 1,3 – 1,5 gr/ml.

·  Batubara adalah mineral bahan bakar yang terbentuk sebagai suatu cebakan sedimenter yang berasal dari penimbunan dan pengendapan hancuran bahan selulosa yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.