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Inquemados de las cenizas volantes de carbón como precursores de carbón activado

Velásquez Vallejo, Leonardo Fabio (2017) Inquemados de las cenizas volantes de carbón como precursores de carbón activado. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.

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Resumen

El carbón inquemado presente en las cenizas volantes obtenida en los procesos de combustión de carbón, es el inconveniente principal para su utilización en la industria de la construcción. Este material normalmente tiene un tamaño de partícula mayor que el material mineral, por lo tanto se puede separar en un porcentaje considerable, obteniendo doble beneficio: la reutilización del inquemado como combustible o como precursor para la producción de carbón activado y la utilización del material mineral en la industria de la construcción ya que se le ha retirado la materia orgánica que imposibilita su utilización. El carbón inquemado es un gran precursor para la producción de carbón activado mineral, ya que presenta varias ventajas frente a otros precursores, evita el proceso de reducción de material y el proceso de pirolisis (desvolatilización). Esto lo hace muy competitivo frente a los otros precursores. En este trabajo se experimenta con una técnica de separación por tamizado para tres muestras de cenizas volantes obtenidas en diferentes empresas: Cervecería Unión, Ladrillera San Cristobal y Gravetal. Se realizaron análisis granulométricos con mallas de la serie Tyler con una distribución de tamaños entre mallas 40 y 140 y los análisis próximos cortos al material retenido en cada malla para escoger una malla apropiada para la separación. Se observa que para todas las mallas seleccionadas en la serie de tamices, entre las mallas 40 y 60 el contenido de carbono fijo fue mayor. Posteriormente se separaron los inquemados con la malla No. 60 y se determinó el porcentaje de remoción de inquemados de las muestras. Luego se realizaron ensayos de activación en un reactor de lecho fluidizado a las muestras del carbón inquemado recuperado. Se utilizó como agente activante gases de combustión provenientes de una cámara de combustión que utiliza propano como combustible y, en principio se realizaron ensayos con tres temperaturas de lecho diferentes: 750, 800 y 850 °C, con tiempos de residencia de 2 horas cada uno. Posteriormente se activó una sola muestra por 5 horas a 800, 850 y 900ºC. Para corroborar el grado de activación se realizaron los análisis de calidad: Índice de Yodo, Azul de Metileno y Porcentaje de Decoloración de Melazas. Con los resultados de este trabajo, se favorece la separación de los inquemados de las cenizas con una técnica simple de tamizado; se encuentra, en el caso de la adsorción de melaza, un acercamiento al desempeño de los carbones obtenidos al de uno comercial recomendado para la decoloración de azúcares y melazas; se demuestra que la técnica del lecho fluidizado es una buena alternativa para la activación de inquemados de carbón en la medida que permite una alta interacción entre los gases activantes y el sólido; se encuentra una alternativa técnica, económica y viable para la producción de carbón activado a partir de inquemados de la combustión de carbón, situado dentro de la categoría comercial; se presenta una solución al manejo y disposición final de un material considerado de desecho. En general, con este trabajo, se obtuvieron resultados de activación comparables con los propios de un carbón comercial y se llegó a una expresión cinética que se ajusta a los modelos tradicionales., Abstract: Unburned coal present in the fly ash obtained in coal combustion processes is the main drawback for its use in the construction industry. This material normally has a lar ger particle size than the mineral material, therefore it can be separated in a considerable percentage, obtaining double benefit: the reutilization of the unburned coalas fuel or as precursor for the production of activated carbon and the use of the mineral material in the construction industry since it has been separated of the organic matter that precludes its use. The unburned coal is a great precursor for the production of mineral activated carbon, since it presents several advantages over other precursors: it avoids the material reduction process and the process of pyrolysis devolatilization). This makes it very competitive against the Other precursors. In this work, a sieving separation technique for three fly ash samples obtained in different comp anies was carried out. Granulometric analyzes with Tyler series meshes and short analyzes on the material retained in each mesh were carried out, in order to choose an appropriate mesh for the separation. Then the unburned material were separated with this mesh and its removal percent of samples was determined. Activation tests of the unburned coal in a fluidized bed reactor were carried out. Combustion gases were used as activating VII agent and tests were performed firstly at three different bed temperatures: 750, 800 and 850 °Cand residence time of 2 hours. Subsequently a single sample was activated at 5 hours and 800, 850 and 900ºC. In order to observe the degree of activation, quality analyzes were carried out: Iodine value, Methylene Blue value and Molasses number. Activation results typical of a commercial carbon were obtained and a kinetic expression was achieved that fits well to the traditional models.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:De La Cruz Morales, Javier Fernando
Palabras clave:Carbón inquemado,, Cenizas volantes, Carbón activado, Reactor de lecho fluidizado, Unburned coal, Aly ash, Activated carbon,, Fluidized bed reactor
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering
Unidad administrativa:Sede Medellín > Facultad de Minas > Escuela de Procesos y Energía
Código ID:62055
Enviado por : Leonardo Fabio Velásquez Vallejo
Enviado el día :25 Enero 2018 13:34
Ultima modificación:25 Enero 2018 13:34
Ultima modificación:25 Enero 2018 13:34
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