PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN BATUBARA TERHADAP KUALITAS, REAKTIVITAS DAN MOISTURE RE-ADSORPTION BATUBARA LIGNIT TUGAS AKHIR Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi, Institut Teknologi Bandung Oleh: MUHAMMAD NURIL AKBARRUR RACHMAN 12518065 PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2024 i PERNYATAAN KEASLIAN HASIL PENELITIAN Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri. Semua sumber yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : MUHAMMAD NURIL AKBARRUR RACHMAN NIM : 12518051 Tanda Tangan : Tanggal : 28 JUNI 2024 ii iii PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN BATUBARA TERHADAP KUALITAS, REAKTIVITAS DAN MOISTURE RE-ADSORPTION BATUBARA LIGNIT ABSTRAK Batubara menjadi salah satu sumber energi utama dalam memenuhi kebutuhan energi di Indonesia. Batubara lignit, dengan karakteristik nilai kalori rendah dan kandungan moisture yang tinggi, merupakan salah satu cadangan batubara terbesar di Indonesia, namun terbatas dalam pemanfaatannya karena kurang efisien ketika dibakar dan cenderung mudah swa-bakar. Oleh karenanya, diperlukan upaya peningkatan kualitas (upgrading) batubara lignit, salah satunya dengan cara pemanasan. Penelitian ini mempelajari pengaruh variasi temperatur pemanasan terhadap karakteristik dan kualitas, reaktivitas pembakaran, dan perilaku penyerapan air kembali batubara lignit untuk menentukan temperatur optimal. Pada penelitian ini, batubara lignit digunakan sebagai raw material, yang dipreparasi dengan mereduksi ukurannya hingga rentang ukuran batubara -20 + 5 mm. Sebagian sampel dipisahkan dan dinamai batubara raw, sedangkan sampel lainnya diberikan perlakuan pemanasan dalam muffle furnace pada variasi temperatur; 60 ℃, 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃, dan 500 dengan laju peningkatan temperatur 5 ℃/menit dan waktu tahan selama 2 jam dibawah atmosfer inert (1,5-liter N 2/menit). Batubara raw dan batubara produk upgrading lalu dikarakterisasi dengan analisis distribusi ukuran partikel (PSD), analisis proksimat, uji nilai kalori, analisis ultimat, dan analisis fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), serta uji reaktivitas pembakaran dalam analisis thermogravimetric-differential scanning calorimetry (TG-DSC) dan uji penyerapan air kembali, baik pada lingkungan terkontrol maupun pada lingkungan terbuka. Hasil percobaan menunjukkan bahwa distribusi ukuran partikel batubara bergeser menuju fraksi ukuran yang lebih halus seiring dengan meningkatnya temperatur pemanasan. Temperatur pemanasan 150 ℃ merupakan temperatur dengan yield energi optimal karena kandungan moisture telah menurun, namun kandungan volatile matter mulai berkurang. Kandungan ash, fixed carbon, dan nilai kalori mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya temperatur pemanasan hingga 500 ℃. Seiring meningkatnya temperatur hingga 500 ℃, terjadi peningkatan kandungan unsur C dan penurunan unsur H dan O, sedangkan kandungan unsur N dan S relatif tidak berubah secara signifikan setelah proses upgrading berlangsung. Perubahan tersebut juga sejalan dengan perubahan struktur kimia batubara yang terlihat pada hasil analisis FTIR pada gugus fungsi -OH, -C=O, -C-O-, dan metil alifatik. Uji reaktivitas pembakaran mengindikasikan bahwa temperatur pemanasan yang lebih tinggi menghasilkan batubara upgrading yang lebih sulit habis terbakar dan lebih sulit mengalami swa-bakar. Proses upgrading batubara juga dapat mengurangi penyerapan air kembali (setelah 72 jam) baik dalam kondisi lingkungan terkontrol maupun terbuka. Kata kunci: batubara, upgrading, temperatur pemanasan, reaktivitas, moisture equilibrium. iv EFFECTS OF COAL HEATING TEMPERATURE ON QUALITY, REACTIVITY AND MOISTURE RE-ADSORPTION OF LIGNITE ABSTRACT Coal is one of the main energy sources in meeting energy demands in Indonesia. Lignite coal, which its characteristics has low calorific value and high moisture content, is one of the largest coal reserves in Indonesia, but its utilization is limited because it is less efficient when burned and tends to experiencing spontaneous combustion. Therefore, it is necessary to improve the quality (upgrading) of lignite coal, one of which is by heating. This research studies the effect of heating temperature variations on the characteristics and quality, combustion reactivity, and moisture re-adsorption of lignite coal to determine the optimal temperature. In this study, lignite coal was used as raw material, which was prepared by reducing its size to a coal size range to -20 + 5 mm. Sample was splited in two part, one part acts as reference of raw coal, while another were given heating treatment in a muffle furnace at various temperatures; 60 ℃, 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 300 ℃, 400 ℃, and 500 ℃ with a heating rate at 5 ℃/min and a retention time for 2 hours under an inert atmosphere (1.5-liter N 2/min). The raw coal and upgraded coal were then characterized by particle size distribution (PSD) analysis, proximate analysis, ultimate analysis, fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis, and calorific value test, as well as combustion reactivity test in thermogravimetric- differential scanning calorimetry (TG-DSC) analysis, and moisture re-adsorption analysis which is done both in controlled and open environments. The experimental results show that the coal particle size distribution shifts towards finer size fractions as the heating temperature increases.