Estudio de las transformaciones estructurales del carbón durante el proceso de carbonización por DRX

Abstract

Debido a la escasez y alto costo de los carbones coquizantes se hace necesario la racionalización de su consumo en la industria metalúrgica mediante la mezcla de estos carbones con otros no coquizantes para la producción de coque. La necesidad de entender las transformaciones estructurales que ocurren en dichas mezclas durante el proceso de carbonización y la relación que éstas tienen con la calidad de los coques obtenidos es de gran importancia para la predicción, mejoramiento y control de este proceso, y constituyen la base para el presente estudio. En este trabajo se estudian las transformaciones estructurales que sufren dos carbones coquizantes del centro del país, dos carbones térmicos del departamento de La Guajira y sus mezclas durante el proceso de carbonización, mediante análisis próximo y elemental, análisis plastométrico de Gieseler, espectroscopía infrarroja de reflectancia difusa (DRIFTS), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se evalúan dichos cambios con el fin de obtener parámetros estructurales que puedan ser relacionados con los índices de reacción con CO2 (CRI) y el índice de resistencia mecánica después de reacción con CO2 (CSR) de los coques y/o carbonizados obtenidos. Los resultados muestran que la organización estructural desarrollada durante el proceso tiene una estrecha relación con los índices de calidad CRI y CSR de los coques obtenidos. / Abstract. The scarcity and high cost of coking coals is forcing the metal industry towards rationalization of the consumption of coal sources. Coal blends made of different kinds of coals, for example non and coking coals, are now commonly used for coke production. The physical and chemical properties of coals used in the coking blends would determine the quality (reactivity and strength) of the finished cokes. Based on that, this study focuses in the structural changes of these coal mixtures during the carbonization process and the relationship between these and the quality of the coke obtained. This knowledge is an important tool for the prediction, improvement and control of the coke production process. In this paper two coking coals of the center of Colombia, two steam coals from La Guajira department and their mixtures are studied and characterized by proximate and elemental, analysis. The structural changes during the carbonization process are determined by thermoplastic analysis using the standardized Gieseler test, Diffuse Reflectance Infrared Spectroscopy (DRIFTS), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The changes mentioned above are evaluated in order to obtain structural parameters that may be related with the Reactivity Index (CRI) and Coke Strength after reaction Index (CSR) of the finished cokes and / or the carbonized obtained. The results show that the structural organization developed during the process has a close relationship with the CRI and CSR parameters of the cokes obtained