RESUME JURNAL

DESULFURISASI DAN DEASHING DARI BATUBARA TEROKSIDASI DENGAN KONSENTRATOR KNELSON

Disusun olehDanu Purnawan(21030112130144)Nikolaus Darmawan(21030112130145)Ricky Kurniawan(21030113130147)Tita Della Arimbi (21030113120059)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG2015

1. PendahuluanTeknik konsentrasi gravitasi secara luas dimanfaatkan dalam pembersihan batubara karena efisiensi yang tinggi dan biayanya murah. Akan tetapi, proses gravitasi konvensional tidak dapat dipakai untuk membersihkan batubara. Untuk membersihkan batubara halus, teknik konvensional seperti jigs, sistem media padat, dan tabel konsentrasi efisiensinya kecil dan harga yang mahal. Oleh sebab itu flotasi, flokulasi dan aglomerasi sering digunakan untuk pembersihan batubara halus. Meskipun metode flokulasi dan aglomerasi dianggap penting dalam proses pembersihan batubara di masa depan, proses tersebut belum dikomersialkan oleh industri batubara karena persoalan biaya. Sementara itu teknik flotasi saat ini adalah metode yang paling sering digunakan, tetapi kinerjanya rendah dalam pembersihan oksidasi batubara. Dan juga tidak menghasilkan konsentrat dengan kualitas yang tinggi.Kemampuan peralatan pemisah berdasarkan gravitasi yang digunakan di industri batubara telah ditingkatkan dengan pengembangan dan pengaplikasian separator gravitasi sentrifugal, salah satunya adalah konsentrator Knelson yang pada dasarnya peralatan untuk mengendapkan, berkaitan untuk hydrosizer, dengan gaya sentrifugal yang menggantikan gaya gravitasi. Terdiri dari rotating ribbed cone dengan perforasi antara rib. Umpan berupa slurry turun kebawah cone dan keluar. Partikel besar terjebak dalam area penyimpanan diantara ribs sedangkan yang ringan keatas oleh air yang dialirkan ke atas. Penambahan air melalui titik yang terletak pada ribs bagian akhir bed yang terdiri dari partikel besar. Meskipun konsentrator Knelson belum diaplikasikan dalam skala industri untuk pembersihan batubara. Akan tetapi kerja yang lebih detail dibutuhkan untuk menyediakan data terutama untuk sulfur pirit. Penelitian sekarang bertujuan untuk mengetahui kemungkinan pembersihan batubara dengan konsentrator Knelson dan dampak dari beberapa variabel dalam proses pembersihan, dan untuk mengisi kesenjangan literatur di bidang ini. Penelitian ini salah satu terbatasnya jumlah pembersihan batubara menggunakan konsentrator Knelson. Sampel batubara Muzret berbeda dengan kebanyakan batubara lainnya yang digunakan pada penelitian sebelumnya, karakteristiknya batubara teroksidasi dengan sifat rapuh, spesifik grafiti tinggi, kadar sulfat tinggi, dan reaksi terhadap flotasi sangat rendah. Total dari 48 tes telah dilaksanakan dalam penelitian ini dengan variabel ukuran partikel batubara, kecepatan bowl, dan tekanan air terfluidisasi dalam penolakan abu dan pirit sulfur, dan recovery materi mudah terbakar juga diselidiki. Hasil positif yang diperoleh dari penelitian ini dapat menjadi petunjuk untuk mengevaluasi kualitas rendah dari batubara sebagai sumber energi dan pencemaran lingkungan.

2. Bahan dan MetodeBatu bara yang teroksidasi dari tambang Muzret digunakan pada kasus ini. Pendekatan, analisis sulfur, distribusi ukuran partikel batu bara di ilustrasikan pada tabel 1 dan tabel 2. Pengujian secara mineralogi dan petrografi dari sampel (gambar 1) ditunjukkan bahwa pirit adalah bahan mineral utama pada batu bara . Clay, kalsit, gypsum, kuarsa, dan siderite terdapat sebagai kandungan mineral lainnya. Produk oksidasi dari pirit seperti limonit, hematit, dan geotit juga akan diamati. Maceral, vitrinit adalah group yang paling dominan. Pirit muncul banyak dan dan membentuk framboidal dengan partikel ukuran 1-500 mikro m. Rongga dan rongga kecil juga di amati pada sampel batubara.

Gambaran skematik dari concentrator Knelson dan poto dari tipe batch (KC-MD3). Knelson concentrator digunakan pada kasus ini di ilustrasikan pada gambar 2 a,b. Sampel batubara dimasukan pada Knelson concentrator sebagai slurry dengan kandungan batubara 10% dengan kecepatan 0.33l/min. Overflow (slurry batubara bersih) ditampung pada bucket (gambar 2c) dan underflow (tailings) tetap pada bowl (gambar 2d).Tailings pada bowl dicuci pada baker. Setelah dewatering dengan menggunakan vacuum filter (gambar 2d), batubara bersih (gambar 2 e) dikeringkan,di timbang, dianalisis untuk abu dan sulfur pirit. Kondisi dan variable di ilustrasikan pada tabel 3. combustible matter recovery (CMR), ash rejection (AR),pyritic sulphur rejection, (PSR), ash separation efficiency (ASE),dan pyritic sulphur separation efficiency (PSSE) akan ditentukan menggunakan persamaaan CMR (%)=(WP/WF) 100 AR (%) =[(AFAP)/AF] 100;PSR (%) =[(PSFPSP)/PSF] 100 ASE (%) =CMR+AR100 PSSE (%) =CMR +PSR100WP= Berat abu kering produk (g)WF= Berat abu kering feed (g)AF= Abu pada umpan kering (%w)AP= Abu pada produk kering(%w)PSf= sulfur pirit pada umpan kering (%w)PSp= sulfur pirit pada produk kering (%w)

3. Hasil dan Pembahasan Hasil menunjukkan bahwa konsentrator Knelson menyediakan abu dalam jumlah banyak dan penghilang sulfur pirit dari batubara. Kinerja dari proses cleaning bisa dengan jelas dilihat dari kandungan pirit pada bagian feed, bagian akhir, dan bagian clean coal. (Fig 3)

Peningkatan kecepatan bowl menimbulkan kerugian pada recovery bahan yang mudah terbakar (Fig 4). Peningkatan gaya sentrifugal pada kecepatan bowl yang tinggi juga dapat mempengaruhi bahan batubara organik serta bahan mineral contohnya partikel yang ringan yang dipengaruhi oleh gaya sentrifugal. Kerugian dalam peningkatan kecepatan bowl pada recovery bahan yang mudah terbakar lebih dominan pada partikel yang ukurannya lebih tinggi karena tingginya pengaruh gaya sentrifugal pada ukuran partikel yang kasar. Semakin rendah tekanan air fluidisasi, maka semakin rendah bahan yang mudah terbakar ter-recovery pada kecepatan bowl yang sama. Karena, partikel batubara yang ringan berada pada tempat yang salah saat penyimpanan tidak dapat dihilangkan karena tekanan air tidak mencukupi.Pada umumnya, jumlah yang lebih tinggi dari abu tidak dianggap dengan meningkatnya ukuran partikel bertentangan dengan harapan karena tingginya penghilangan abu akan didapat pada ukuran partikel yang kecil karena pembebasan mineral yang lebih baik (Fig 5) Ini dapat dikaitkan dengan efek berkurangnya densitas dan gaya sentrifugal pada proses separasi dengan pengurangan ukuran. Dengan kata lain, efektifas dari gaya sentrifugal untuk menangkap bahan mineral berat kedalam penyimpanan dengan meningkatnya ukuran partikel. Akan tetapi partikel batubara yang besar (-500+300 m) juga akan disimpan pada tempat penyimpanan saat kecepatan bowl tinggi sehingga mengurangi tingkat abu yang diabaikan. Pada ukuran fraksi -500+300 m, abu yang diabaikan meningkat dengan meningkatnya kecepatan bowl hingga mencapai 1500rpm atau lebih dimana ada kecenderungan untuk dibalikkan seperti yang telah diamati pada tekanan air fluidisasi pada 20,30, dan 40 kPa. Akan tetapi, pada tekanan yang paling rendah yaitu 10 kPa, kecepatan bowl maksimum menjadi berkurang yaitu menjadi 1000rpm. Pada ukuran fraksi -300+106 m, abu yang diabaikan mengalami pengurangan pada lebih 1500 rpm, dimana ini terjadi ketika tekanan air fluidisasi sekitar 10 hingga 20 kPa keatas dimana tidak ada efek negative yang diamati. Pada ukuran fraksi -106um, abu yang diabaikan umumnya meningkat sedikit dengan tingginya kecepatan bowl. Peningkatan penghilangan abu pada kecepatan bowl yang tinggi dapat dikaitkan dengan besarnya gaya sentrifugal pada pirit halus dan abu lain yang pembentuk mineral. Akan tetapi efek positif dari peningkatan gaya sentrifugal pada penghilangan abu yang berkurang melampaui kecepatan bowl tertentu pada tekanan air fluidisasi yang rendah karena menyebabkan kekurangan air fluidisasi untuk menghilangkan bahan batubara organik yang terjebak pada penyimpanan. Karena itu, persen abu pada konsentrat tidak dapat dikurangi karena akan menghilangkan bahan batubara organik bahkan jika beberapa abu telah dihilangkan dari batubara. Efek negatif dari peningkatan kecepatan bowl pada abu yang diabaikan terjadi ketika tekanan air fluidisasi rendah yang didapat dari pengurangan efek elutriasi air akibat gaya sentrifugal. Tekanan air yang rendah pada kecepatan bowl yang tinggi tidak dapat menghilangkan partikel batubara dari tempat penyimpanan dan bahan mineral tidak dapat menemukan tempat yang cukup pada tempat penyimpanan untuk masuk kedalamnya.

Meningkatnya kecepatan bowl dibuat lebih jelas efeknya pada sulfur pirit yang diabaikan dibanding abu yang diabaikan (Figs 5,6). Akan tetapi, tingginya sulfur pirit yang diabaikan dibanding abu akan diperoleh spesifik gravitasi sulfur pirit yang lebih tinggi daripada abu lain pembentuk mineral misalnya efek gaya sentrifugal yang lebih tinggi pada pirit. Kecepatan kritis bowl diatas dimana merupakan trend penurunan sulfur pirit yang diabaikan yang terjadi ketika diteliti. Sulfur pirit yang diabaikan meningkat saat fraksi kasar. Sulfur pirit yang tinggi dan abu yang diabaikan umumnya diteliti pada tekanan air fluidisasi yang rendah pada beban bahan yang sifat mudah terbakar rendah.

Efisiensi maksimum dari pemisahan abu yaitu 15.29%, 34.62% dan 39.53% berurutan untuk fraksi ukuran -106m, -300 + 106m dan -500 + 300m (Fig. 7) dimana efisiensi maksimum separasi pyrit sulfur sebesar 45.72%, 67.91%, dan 67.46% (Fig. 8). Penemuan ini menyatakan bahwa konsentrator Knelson lebih berhasil menghilangkan pyrit dibandingkan abu. Efisiensi pemisahan untuk abu dan sulfur pirit cenderung tergantung pada bowl speed dan ukuran partikel untuk ukuran -106 m pada bowl speed tinggi, -300 + 106 m dengan kecepatan sedang, dan -500 + 300 m pada kecepatan rendah. Gaya sentrifugal melebihi tekanan air terfluidisasi sebagai akibat dari peningkatan ukuran partikel mengakibatkan partikel batubara yang kasar dan berat menuju ke zona retensi dan kerusakan selektivitas. Pengurangan efisiensi abu dan rejeksi sulfur pyrit pada bowl speed tinggi dan ukuran kasar ditunjukan dari penurunan recovery materi yang mudah terbakar.Dalam penelitian ini, nilai-nilai optimum dari penolakan abu dan sulfur pirit penolakan telah diturunkan menjadi 45,96% dan 70,45%. Namun, nilai maksimum yang ditentukan adalah 60,94% dan 91,60%, masing-masing.Dalam perjanjian dengan temuan saat ini, penelitian sebelumnya juga telah menunjukkan bahwa tekanan air fluidisasi rendah mengakibatkan batubara dengan kandungan abu rendah dan materi yang mudah terbakar yang tinggi. Meningkatkan bowl speed dilakukan untuk mengurangi kadar abu dan zat mudah terbakar.4. Kesimpulan Sulfur pirit dan abu ditemukan secara substansial rejection dari batubara teroksidasi dengan menggunakan konsentrator Knelson. Konsentrator Knelson lebih efisien pada fraksi ukuran batubara kasar. Ukuran partikel batubara, kecepatan mangkuk dan tekanan air terfluidisasi yang mempengaruhi proses pembersihan dengan interaksi.Penurunan abu maksimum 60,94% dengan recovery bahan mudah terbakar sebesar 45,81% dicapai pada ukuran -500 + 300 m pada bowl speed 1500 rpm dan fluidisasi tekanan air 30 kPa. Pengurangan sulfur pirit maksimum 91,60% dengan recovery bahan mudah terbakar sebesar 16,94% diperoleh dari fraksi ukuran -500 + 300 m dengan bowl speed 1500 rpm dan fluidisasi tekanan air dari 10 kPa.