Estudio de las transformaciones fisicoquímicas de carbones colombianos en el proceso de coquización

Abstract

Se presenta la caracterización de carbones de los departamentos de Boyacá, Cundinamarca y La Guajira y se estudia su comportamiento en el proceso de coquización, buscando un mayor entendimiento de sus cualidades, con el fin de generar herramientas que contribuyan a un mejor aprovechamiento de los diferentes tipos de carbón con los que cuenta el país. Además, se evalúa el uso de los carbones de La Guajira en la preparación de mezclas como sustitutos de los carbones coquizables, costosos y escasos, para fabricar coques de mayor reactividad con CO2 y alta resistencia mecánica. El trabajo presenta una caracterización amplia de los carbones y carbonizados, y a partir de su análisis se proponen mezclas para estudiar posibles interacciones entre componentes. Como resultado de la caracterización por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) se logra establecer con precisión la presencia de un evento exotérmico en la fase post-plástica o segunda desvolatilización, denominado Energía de Carbonización (ΔE). Se establece una relación entre ΔE y las características de reactividad con CO2 y resistencia mecánica después de reacción de los carbonizados, así como con los cambios en las características microtexturales en la transformación del carbón al carbonizado. Se construye un modelo matemático a partir de las variables más relevantes, establecidas mediante Análisis de Componentes Principales (ACP), con el que se describe el comportamiento de estos carbones y sus mezclas en el proceso de coquización.

Abstract. Colombian Coals from Boyacá, Cundinamarca and La Guajira are characterized, and their behavior in the coking process is studied, aiming to contribute in a better use of the coals of the country. The behavior of the coals of La Guajira is evaluated to produce coke of higher reactivity with CO2 (CRI) and high mechanical resistance (CSR) by partial substitution of the scarce and costlier coking coals. The work makes an important contribution in the development of a method of characterization by Differential Scanning Calorimetry (DSC), that allow us evidence the presence of an exothermic event in the post-plastic phase or second devolatilization, to which was called Carbonization Energy (ΔE). A relation between ΔE and the CRI, CSR and changes in microtextural characteristics from coal to coke was stablished. With the characterization information, a Principal Components Analysis (PCA) let us define the most relevant variables for the construction of a mathematical model that describes the behavior of the system and let us to predict the behavior of other coals and / or mixtures of Colombian coals.