Mineralogía del proceso de biodesulfurización de carbones provenientes de la zona río Guachinte - río Asnazú (Valle del Cauca y Cauca)

Abstract

En Colombia, los depósitos carboníferos se encuentran distribuidos a lo largo de todo el país, encontrándose las mayores reservas en los departamentos de La Guajira, Cesar y Cundinamarca. Los carbones de la región suroccidental del país son útiles para la generación de vapor, pero tienen los más altos contenidos de azufre, principalmente en forma de azufre orgánico y pirita. Para dos muestras de carbón provenientes de la zona río Guachinte – río Asnazú, fue llevado a cabo un proceso de biodesulfurización empelando microorganismos nativos compatibles con Acidithiobacillus ferrooxidans y Acidithiobacillus thiooxidans. Los experimentos fueron realizados en erlenmeyers a un volumen de 250 ml y posteriormente en birreactores de 5 litros, donde variables como el tamaño de partícula (-100 y -200 Tyler mesh), tipo de inóculo (A. ferroox. y un consorcio A. ferroox. + A. thioox.), y contenido de azufre en el carbón fueron evaluadas. La caracterización mineralógica del carbón fue hecha mediante técnicas como Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia Infrarroja (FTIR) y Microscopía Electrónica (SEM/EDS). Por otro lado, en la fase líquida de las muestras se midieron parámetros como oxígeno disuelto, pH, potencial redox y concentración de Fe2+, Fe3+ y sulfatos. De acuerdo con los resultados obtenidos, la mayor remoción de azufre y oxidación de la pirita se alcanzó para el menor tamaño de partícula y empleando el consorcio nativo de microorganismos. En este caso, la oxidación de la pirita fue del 85-96% y la remoción de azufre total fue de 30-50%. Adicionalmente, se encontró que el tratamiento bacteriano aumenta el poder calorífico del carbón y reduce su contenido de cenizas. Finalmente, se observó una similitud entre los resultados obtenidos a un volumen de 250 ml. y los reactores de 5 l., lo cual indica que el proceso puede ser llevado a cabo a mayor escala sin afectar su eficiencia. / Abstract: In Colombia, coal deposits are dispersed all around the country, with the most important reserves in the States of Guajira, Cesar and Cundinamarca. Southwestern Colombian coals are useful for power generation, but have the highest sulfur contents, mainly as organic sulfur and pyrite. For two coal samples from Guachinte river – Asnazu river area, a desulphurization process was performed using native microorganisms Acidithiobacillus ferrooxidans-like and Acidithiobacillus thiooxidans-like. The experiments were carried out in flasks at 250 ml volume, and later in bioreactors at 5 liters volume, where variables as particle size (-100 and -200 Tyler mesh), bacterial inoculums (A. ferroox. and a consortium of A. ferroox. + A. thioox.), and coal sulfur content were evaluated. Mineralogical characterization of coal was done using techniques as X Ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS). On the other hand, parameters as dissolved oxygen, pH, redox potential, and concentration of Fe2+, Fe3+ and sulfates, were measured for the liquid phase of the samples. According to the results of total sulfur removal and pyrite oxidation, the best outcomes were obtained for the finer particle coal samples, using the consortium of native microorganisms. By this method, a pyrite oxidation ratio of 85-96% and a total sulfur removal of 30-50% were achieved. The bacterial treatment also increased the calorific power of coal and reduced its ash content. Finally, it was observed that the results obtained at 250 ml and 5 liters volume were similar, indicating that the process could be performed on a large scale without affecting the efficiency.