'~ ..­ I I I Liquido claro Entrada del cata Ii za dor NjveJ solido fl'quidO Liquido solido Nivel dtl cctafizador Tubo de recircu laelan IIIIlKI f.f Ni veJ de sedimentaCion del catalizador Entrada del solido Entrada del gas Entrada del I(quido Salida del eatalizador FIGURA 60. Carb6n-H reactor de lecho ebullated (Johnson et all.971) Con carbones adecuados, la produccion de gasolina motor puede ser del 50% en el caso de carbones bituminosos y mas del 40% en Iignitos. En el proceso, un slurry compuesto de carbon fino un catalizador basado en hierro y una pasta de aceite se bombea atraves de un reactor bajo presion de hidrogeno. La composicion de los productos de hidrogenaci6n dependen de la masa de hidrogeno transferida a el carbon (Figura 61.), Y este a su vez depende de la presion, la temperatura y el tiempo de reaccion, tambien como el catalizador y la composicion de la pasta de aceite. Una comparacion de las propiedades de la gasolina y del diesel elaborado a partir de carbones Tabla 19. bitwninosos y lignitos por el proceso de hidrogenacion se presenta en la EI carbon bitwninoso produce gasolina de mejor calidad y el lignito produce combustible diesel de mejor calidad. En el caso de los carbones bituminosos, la integracion de la sintesis Fischer-Topsch con la hidrogenacion podria probablemente necesitarse para producir gasolina y combustible diesel a las especificaciones normales. 153 T ..,• ..g 100 j c: • e " :i: • '\: 80 0 " 60 40 '"1:1 ~ .. :;20 ".,Q 1:1 .. .. CI Do .. 0 4 3 2 0 5 6 8 7 9 Cons.lllo de hldrogl1lo (KG/IOO Kc, CQrbono en .. carbon) .', t· FIGURA 61. Produccion de productos de hidrogenacion en funcion de la masa de hidrogeno consumida en el proceso LG. Faben (Kronig, 1.977). TABLA 19. Datos caracteristicos del combustible motor obtenido de la ..... c:::7 ..... , ."'. -- - ...... ...... --- ~. ~ - Gasolina Gravedad eSQecifica(glmI) Aromaticos(% en peso) Numero octano investigadoO.15 ml tetraetil plomo 1-1 Aceite diesel obtenido de carbonebituminosos: datos lurgi Gravedad especifica(g/ml) Aromaticos(% en peso) Naftenos(% en peso) Parafinas(% en peso) Numero octano ­ -- ..... _.. - , _....__........ - - --- ..... -..... -- - '- --- - '-' - _.. -- ..........- --- '- . -- ......._. - -, Carbon bituminoso Carbon subbituminoso 0,82 - 0.85 70 -75 98 - 100 0.81 - 0.82 == 70 97 -100 I I I , 0.855 8 56 36 44-46 0.83 - 0.85 < 10 50-60 40-30 50 4.9.3.5. Proceso Synthoil para la conversion del carbon en combustoleo no contaminante Ventajas de la licuefaccion Aun cuando elcarbon se puede convertir en combustibles no contaminantes mediante la Iicuefaccion 0 la gasificacio~ el metoda de la licuefaccion tiene una eficiencia termica mas elevada, requiere de menos agua para el proceso, y un impacto menos grave en el ambiente. Por otra parte, los combustibles Uquidos tienen una densidad de energia mas elevada que los combustibles gaseosos, y por 10 tanto son mas baratos en cuanto a su almacenamiento y transporte. Las plantas de licuado brindaran igualmente la base para desarrollar la energia de conversion del carbon en gasolina, consideraci6n 154 ,...,.. J imponante, ya que las reservas conocidas de petroleo del pais se agotanin mucho antes que las reservas de carbon I ( £'; EI proceso Synthoil En la Figura 62. Aparece un diagrama de flujo del proceso Synthoil. EI hidrogeno, y una suspension de carbon pulverizado en una parte del aceite producido, se introducen 2- 203. EI simultaneamente en un reactor lIeno de bolas de catalizador CO-Mo/ Si0 A1 flujo del producto se conduce a un separador de gas, en donde se separa de los gases los Jiquidos y los solidos no que no reaccionan. EI f1ujo Jiquido pasa por una centrifuga para eliminar los solidos que no reaccionan, tales como los fonnados por materia mineral y refractaria del carbon. EI producto Jiquido centrifugado constituye un petroleo combustible no contaminante. .. J Carbon Mezclador Ac:efte recicfable --­ • Suspension ~ ,. .. -iIo. ~ Hz de repos/cion I Hz reciclable t H2 0.Oz -.. Fluio alimentador Reactor Gasificador 'J convertidor por despJazam ienfo •• t ... Ceniza Gases de hidrocarburos Flujo de productos Gases Separador de gas NH 3 ,H z S t H z O Residuos Liquidos 'J sOlidos . reaccionados ~r\. carbonosos Solid os Separadar de solidos t Uquidos . Combustoleo no contaminante ... CombustoJeo no contaminante FlGURA 62. Elementos principales del proceso Synthoil, (Akhtur S. Y Yavorsky, 1.986) ISS .. T Los solidos de lei centrifuga van a un pirolizador~ el cual entrega una cantidad adicional de petroleo combustible no contaminante, y un. residuo fonnado principalmente por materia mineral con algun material carbonoso. Este residuo se alimenta a un gasificador para preparar hidrogeno para el proceso. Puede agregarse al gasificador algun carbon para preparar suficiente hidrogeno para las necesidades del proceso. Los gases del separador de gas se llevan a 10 largo de un tren de purificacion para eliminar el amo~iaco (NH3), el sulfuro de hidrogeno, el agua, el metana (CH4), el etano (C2H6) y otros compuestos gaseosos fonnados durante la licuefaccion del carbon; el hidrogeno purificado se recicla hacia el reactor. ~ . La purificacion del gas se lleva a cabo a la presion de la planta, para reducir al minima el costa de reciclado del hidrogeno purificado. Algunas de las impurezas separadas del gas reciclado resultan utHes coino subproductos: NH3 y H2S se pueden convertir en sulfato de amonio para el mercado de fertilizantes, y el CH4 y el C2H6 pueden venderse a los distribuidores de gas natural, 0 convertirse en hidrogeno mediante reforma por vapor para su uso en la pro pia planta. La ceniza del gasificador se puede utilizar como relleno de minas. 4.9.4. Calidad del Carbon e hidrogenacion Producida EI porcentaje de conversion de carbon seco libre de ceniza a productos de licuefaccion en la hidrogenacion depende en gran medida del range y del tipo de carbon utilizado. De acuerdo a Cudmore, 1.977, las conversiones mas significativas (mayores del 60% en carbon seco libre de cenizas) se obtienen de carbones con las siguientes ., caracteristicas: , • • • • • Retlectancia de la vitrinita menor del 0,8% Contenido de vitrinita + liptinita mayor que el 60%. Materia volatil (seca libre de ceniza) mayor que e135%. Relacion atomica hidrogeno/carbono (seeo libre de cenizas) mayor que 0,75. Una baja concentracion de heteroatomos (nitrogeno, sulfuro, oxigeno, cloro). Consiste en licuificar completamente el carbon en productos destilables para obtener eficiencias mas altas porque los productos organicos residuales disminuyen la produccion de aceite y hacen su manejo tedioso. EI total de inertes, incluyendo las dos terceras partes de simifusinitas, se cree que son muy dificiles de licuificar Resultados recientes indican que una significante porcion de los inertes totales en muy pocos carbones se convierte en al menos THF soluble. Las condiciones donativas de hidrogeno son favorables para modificar los macerales inertes fusibles. 156 T \ 1 . ~) Los autores han report ado que el pretratamiento para remover mineral y los grupos funcionales oxigeno son tambien efectivos para licuificar con los macerales inertes en algunos carbones. La no reactividad de algunas inertinitas se sugiere que proviene de los enlaces intennoleculares, Mochida et al 1.994. Heng y Shibaoka encontraron que los macerales inertiniticos contribuyen en gran medida en la producci6n de aceite. Given y otros y Krevelen han mostrado que los carbones de bajo rango son mas susceptibles a la licuefacci6n. La licuefacci6n del carb6n es controlada por los microlitotipos. Los microlitotipos reactivos son susceptibles a la licuefaccion mientras los no reactivos la inhiben. Parece ser que la reactividad de duro clarita, vitrinertita, trimacerita es mayor que la clarita, vitrinertita y a su vez mayor que la vitrita durante la Iicuefacci6n del carbon . Los carbones paraIicos son mas susceptibles a la licuefaccion que los limnicos, Atul Kumar Varma, 1.994. 4.10. OTROS USOS 4.10.1. Subproductos de los procesos de conversion del carbon La industria del acero esta estrechamente relacionada a la industria quimica. Hacer hierro en si es una reaccion quimica a gran escala donde se producen subproductos en grandes volumenes para utilizaci6n quimica. La manufactura del coque, necesaria para producir hierro en los altos homos produce alquitran de carbon y gas del homo de coque los cuales son importantes fuentes de una familia de subproductos quimicos del carbon. Las escorias del alto homo, un subproducto de la elaboraci6n del hierro, es tambien un material inorgaruco valioso. La explotacion comercial de materias primas quimicas aprovechables de las industrias de elaboracion de hierro y de coque tienen una muy larga historia; de cualquier modo, los potenciales de esos quimicos no se han aprovechado aun totalmente. Par ejemplo, la materia prima para producir triptofan, un amino acido esencial y vitaminas E y K ocurren en el alquitran de carbon. Ademas, el gas de los homos de coque podna potencialmente contribuir al desarrollo de la quimica del C 1 con ventajas econ6micas. El carbon asumira mas importancia como una fuente de energia y de materia prima para soportar el progreso de la humanidad a 10 amplio del mundo cuando decline la disponibilidad de aceite. 157 T 4.10.1.1. Principales productos \ lj I. Materiales de coque y carbono • Coque metalurgico • Cisco de coque • Brea de coque • LPC-U (para electrodos artificiales) • LPC-UH (para electrodos artificiales) • LPC-S 1 (para placas de electrodos) • LPC-A (para refineria del aluminio) • Aditivo de carbono para hacer el acero Nippon Steel Chemical opera una de las plantas de coque mas grandes y mas modemas del mundo en donde los carbones importados se convierten en coques de alta calidad y se envian a los altos homos. El alquitran de carbon y el aceite liviano del homo de coque recuperados en las plantas de coquizacion son las materias primas para los quimicos del carbon. • Coque Pretratamientos tales como el proceso de coquizacion de briquetas desarrollado por la Nippon Steel convierten los carbones de baja calidad en un coque fuerte de alta calidad. Ademas de la adopcion del secado de coque y otros metodos ahorra recursos y energia. Esto se retleja en la alta calidad del acero producido por Nippon Steel. • La brea se hace a partir del alquitran de carbon y es posteriormente procesada para hacer varios tipos de materiales de carbono. UItimamente, los materiales de carbo no son mirados como materiales promisorios para cumplir los requerimientos severos de la industria electronica, aeroespacial e industrias relacionadas. • Brea de coque La brea de coque se usa para hacer electrodos para la refinacion del aluminio. Las agujas de coque de alta cali dad es el primer material basado en carbono de esta clase en el mundo, el cual se usa para la elaboracion de electrodos artificiales de grafito en la elaboracion del acero electrico. 2. Quimicos del carbon y petroquimicos • Benceno y productos relacionados Benceno, tolueno y xileno materiales basicos indispensables para la industria quimica hallan su aplicacion en una variedad de productos tales como fibras sinteticas y phisticas. 158 T \ La compania Nippon Steel Chemical tiene la capacidad de destilacion de alquitranes de carbon mas grande del mundo. ;., • Productos de aiquitran de carbon de naftalina N aftalina refinada Metilnaftalina Aceite creosota p N aftalina, metilnaftalina y otros quimicos se recuperan del alquitran de carbon por destilacion. La naftalina se usa como repelente de insectos 0 como materia prima en la La elaboracion del anhldrido ftalico, colorantes intermedios y surfactantes. metilnaftalina se usa como un portador de colorantes y un solvente de alto punto de ebullicion, y este se puede usar como materia prima para quimicos finos. • Fenol y productos relacionados Los acidos de alquitran (fenol, o-cresol, acido m-cresilico y xilenoles) se usan como materia prima para la industria plastica, electrica, electronica, farmaceutica, quimicos agricolas y colorantes. Tambien se usa para la obtencion de fenol trinitado, acido pirico y melmita (explosivo militar). • Piridina y productos relacionados Las bases de alquitran encontrada en el alquitran de carbon y el gas de los homos de coque incluyen la piridina, picolina y quinolina. Esos se usan en la fabricaci6n de productos fannaceuticos, quimicos agricolas y surfactantes. • Productos sinteticos El anhldrido ftaIico producido a partir de la naftalina se usa para hacer plastificantes para c1oruro de polivinilo, pinturas y plasticos. Anhidrido maleico Antraquinona Metanol Amonio Monomero estireno Bifenil, es sintetizado a partir del benceno, se usa como portador de colorantes. Este material es producido por muy pocas comparuas. Terfenil Arocizer (solvente de alto punto de ebullici6n) Cic1ohexano • Medio de transferencia de calor Therm-s • Resina Cumarona Escuron (solidolliquido) 159 Este material se produce de una fraccion pesada del aceite de alquitnin de carbon y se usa como un aditivo del caucho y como aderezo de pinturas, tintas y otros productos. • Fertilizantes Sulfato de amonio Silicato de calcio • Gases ind ustriates Hidrogeno de alta pureza Argon de alta pureza Oxigeno de alta pureza Nitrogeno de alta pureza EI proceso de fabricacion del acero no solamente usa gases sino que tambien produce gases como subproductos. En el presente se produce hidrogeno de alta pureza para la elaboracion de semiconductores, lamparas industriales y aditivos de alimentos, y argon de alta pureza para la manufactura del acero y soldadura. 3. Pinturas anti-corrosivas • Pinturas resinas epoxicas de alquitrim Cubierta NB • Pinturas resinas epoxicas de alquitnin color Cubierta color NB • Pintura de resina sintetica NB COAT (pinturas resinas epoxicas de alquitrim) NB coat es una familia de pinturas anticorrosivas elaboradas de materiales basados en alquitnln a prueba de agua y resinas epoxicas, las cuales tienen excelentes propiedades adhesivas y resistencia fisica. Color NB coat~--~~ontiene alquitran blanco sintetizado del aceite liviano del alquitrim de carbon el cual se puede colorear y requiere solamente una minima preparacion de la superficie. Tiene muchas aplicaciones en tanques de almacenamiento y barcos. • Esmalte de alquitran de carbon Esmalte Nippon Steel Cubierta a prueba de agua CubiertaKN Los esmaltes de alquitran de carbon se producen de un subproducto del aceite en la elaboracion de la brea de coque, y son a prueba de agua y no se afectan por el ataque de las bacterias. Esas pinturas anticorrosivas se usan en tuberias de acero subterraneas y debajo del agua. 4. Phisticos • Estireno (polistireno) • Estireno GP, MI, HI, As, Ms, Se y Fr 160 El POlistireno es Ii viano, fuerte y facil para colorear y moldear. Existen las siguientes variedades: GP (proposito general); HI y MI (alto y medio impacto); AS(copolimero estireno aCrilonitrilo, altamente resistente a los productos qufmicos); SE (self­ extinguishing, ampliamente usado para moldear los albergues de las aplicaciones electricas de acuerdo a los estandares UL de los Estados Unidos); FR (polistireno, AS y ABS reforzados electrica y similares).con fibras de vidrio para aplicacion en la industria automotriz, La compaiiia Nippon Steel Chemical produce monomero estireno y poifmeros y la resina cumarona. A1 mismo tiempo trabaja desarroIJando resinas de alta calidad y agentes reforzantes orglinicos e inorglinicos. El alquitnin se usa en la fabricacion de muchos tipos de pinturas anticorrosivas. • Resina K Esall (resina de lustre perla) Esteria (placa de extrusion de resina Ms) 5. Cemento • Cemento portland de escorias de alto homo • Cemento port1and de hierro Nippon Steel • Cemento portland de escoria de alto homo Nippon Steel • Cemento resistente al sulfato Nippon Steel Cemento portland de escorias de alto horno Este tipo de cemento se produce al mezcJar el cemento portland con escoria granulada de alto homo. Varias c1ases se hacen a diferentes relaciones de mezcJas. Todas las cJases muestran mayor resistencia fisica y quimica y bajo calor de bidratacion. Este cemento se usa ampliamente en construccion de represas, runeles, estructuras de puertos y rios, sUministro de agua y trabajos de alcantaril1ado. Suelo-cemento Solstar • lmpermeabilizantes .-; Materiales para impermeabilizar SD Materiales para impermeabiIizar MS 6. Escoria de alto homo • Escoria granulada • Esmente (escoria molida) • Eslaf(escoria granulada) • Escoria enfriada con aire 161 7. materiales inorganicos y materiales de construccion ~ Cemento, materiales inorganicos y materiales de construcci6n Las escorias de altos homos, subproductos del proceso de fabricaci6n del hierro, se utilizan efectivamente para producir materiales inorganicos de valor econ6mico. . • Fibras S (Lana de roca) Fibra S (materialesles que aislan el calor) Sunmat (materiales aislantes termicos para la casal Spray-ace (fibra rociadora) La lana de roca es una fibra inorganica hecha de escoria de alto homo y tiene muchas aplicaciones como aislante del calor y del ruido de edificios y plantas industriales. Los productos de lana de roca son disponibles en lana sueIta ligados a T ABLAs y fieltros de pendiendo del uso final. Ramajes de lana hechos al mezclar lana de roca con un no combustible, refi"actario, ligante inorganico se usa para estructuras de acero refract arias en edificios. • Fibras S SC (fibras ceramicas) Fibras-S SC Bloque Z. (Bloque aislado prefabricado) Protecci6n de los cables electricos contra la dispersion del fuego Cabcoat Cabseal Las fibras cenlmicas se hacen de alumina y silice resistente al calor por encima de 1.600°C Y se usan principalmente como revestimiento de homos industriales. Ademas, las fibras de alumina se pueden usar a temperaturas por encima de 1.600°C. 8. Productos especiales (parcialmente en desarrollo) • Gases especiales • Pinturas de alta calidad • Resinas fenolicas especiales .... Esfenor (ligante industrial, materiales demoldeo y otros) Esfoam (Resina de fenol foam) Mientras esta es una de las resinas sinteticas mas viejas conocida por el hombre, todavia llama la atenci6n en los mercados de alta tecnologia por su desempefio electrico superior. 162 T • MateriaJes eJectronicos Estabron (materiales utilizados para semiconductores) Esquatz (Silice sintetica de alta pureza) '/ Las necesidades de nuevos materiales que nacen de la revolucion tecnologica que se presenta en la industria electronica hoy; ha hecho que las empresas desarrollen materiales electronicos orgarucos e inorganicos para elaborar semiconductores. • Quimicos especiales fngredientes activos e intennedios para la industria fannaceutica y de quimicos agricolas • Lubricantes sinteticos de alta calidad Synfluid (PoliaIfaolefinas) Esfluid (aceite base para lubricantes) Shinlube (Iubricantes) Nuevos lubricantes de alto desempeiio pronto emergenin de Sustancias halladas en el a1quitnin de carbon. Ellos tendnin propiedades de lubricantes excepcionales y una larga vida de Servicio a a1tas temperaturas y presiones; tambien se emplearan en el movimiento de traccion, la transmision de potencia del futuro. • Fibras de carbono y composites de alta calidad Esbrid (compuestos) Esalloy (poIimero ligante) Laminas composite • Productos especiales de carbono Grafito de alta densidad • Fibras inorganicas Super resistentes al calor • Lana de roca para cultivo de plantas EspIan Acemat (esterilla de semillas de arroz) Se estan desarroUando sistemas de cUltivo, usando lana de roca. tambien sera apIicado en el crecimiento de vegetales y flores. Este sistema ... 9. Otros usos • Mezcla de materiales La compania Nippon Steel Chemical esta empeilada en desarrollar mezcla de materiales avanzados para una variedad de industrias que producen mercancias 163 T \ comodas, carretas de varas de pescar, robots industriales, antenas de television, materiales permeables a los rayos x, aeronaves, naves espaciales, automoviles, bicicletas, celdas solares y muchos otros. \ I 1, • Especialidades quimicas a. Farmaceuticos, quimicos agricoias, aditivos de alimentos y sus intermedios b. Resinas flexibles y resistentes al calor y resinas a prueba de radiacion c. Colorantes y pigmentos intermedios. • Carbonos especiales Hoy la demanda esta creciendo para materiales de carbono de alta calidad que poseen excelente resistencia mecimica, conductividad electrica y propiedades resistentes al calor para materiales y componentes de las industrias de alta tecnologia. Dichos materiales de carbono derivados de la brea se usan en los siguientes campos: Comodidades generales, industria electrica y electronica, maquinaria, metalurgica, electroquimica, energia atomica e industria aerospacial. 410.1.2. Quimica del alquitran de carbon Las materias prirnas que contienen carbono que la industria quimica utiliza, provienen de la produccion de compuestos orgimicos tales como el alquitnin de carbon, aceite y gas natural como tambien de otras fuentes. En la seleccion de una materia prima, la disponibilidad y la naturaleza quimica son factores decisivos. Los quimicos olefinicos y alifaticos se producen desde las fracciones de aceite crudo y el gas natural, mientras los compuestos aromaticos polinucleares tales como el naftaleno, antraceno se recuperan casi exclusivamente del alquitran de carbon. Aromaticos mononucleares tales como benceno, tolueno y xileno (B. T. X.) se obtienen del aceite y del alquitnin de carbon. La demanda a 10 amplio del mundo de la industria quimica para materias prim as que contienen carbono es de alrededor de 245 millones de toneladas de aceite equivalente. La fuente es el aceite crudo, seguido por el gas natural, el alquitran de carbon y otros. EI alquitran de carbon es una mezcla compleja consistente casi exclusivamente de compuestos aromaticos. Los principales componentes del alquitnin de carbon son la naftalina, fenatreno, fluoreno, acenafteno, bases de alquitran y acidos de alquitran. EI numero total de constituyentes se estima en 10.000. , EI alquitran de carbon se obtiene como un subproducto durante la carbonizacion del carbon en la elaboracion del co que. EI coque se usa principalmente en el proceso de produccion de hierro en el alto homo. EI proposito de la produccion de alquitran de carbon es para hacer el acero y el gas domiciliario. 164 T i \ La produccion de acero crudo en el mundo se muestra en la TABLA 20. Japon disfruta del tope de la produccion de acero. Pero China, Brasil y especialmente Corea estan haciendo recientemente un esfuerzo energetico para levantar la produccion de acero. \ LI .'" TABLA 2U. Produccion de acero crudo (1000 Ua), (Komoto T., 1.994 Pais CIS Japan Estados Unidos China Alemania Corea It alia Brasil Francia Total 1.988 163.037 105.681 90.649 59.175 41.023 19.118 23.760 24.675 18.598 778.915 1.989 160.096 107.908 88.852 61.241 41.073 21.873 25.216 25.055 18.692 784.418 1.990 154.333 110.339 88.918 66.038 38.594 23.125 25.472 20.569 18.947 769.036 1.991 133.643 109.657 79.206 70.573 38.899 26.002 25.084 22.615 18.407 732.800 Caracteristicas de la quimica del alquitran de carbon " Las caracteristicas generales de los compuestos aromaticos en relacion a su aplicacion se resume en la TABLA 21. Una de las mas importantes propiedades es su alta susceptibilidad a las reacciones sustituyentes. Esto los habilita a dar una amplia variedad de derivados utiles. En el caso de los compuestos aromaticos polinucleares, esto se volveria dificil para efectuar la preparacion selectiva de compuestos deseables debido a sus multiples posiciones disponibles para la reaccion de sustitucion. La proxima es la alta sensibilidad ala luz. Esta propiedad se ha utilizado en el desarrollo de drogas, pigmentos y materiales fluorescentes. Recientemente, se han hecho muchos esfuerzos para desarrollar compuestos nuevos para fotoconductores orgarucos. La tercera propiedad es que los compuestos aromaticos tienen un fuerte poder disolvente. Ademas, muchas clases de solventes aromaticos se han utilizado en varios campos de la industria. Corrientemente, solventes especiales, tales como sensibilizadores para papel de registro termico y un solvente para gel hilado se ha comerciaIizado. La proxima caracteristica de los compuestos aromaticos es su alto contenido de carbono. Se pueden producir muchos de los productos de carbo no tales como brea de coque y ligantes de brea. La otra caracteristica es una fuerte asociacion intermolecular. Esta propiedad es particularmente importante en el campo de cristal liquido. La ultima es una fuerte resistencia al calor proveniente de la estructura conjugada de los aromaticos. 165 .~ . ~ . I I (' :::'.= =-. - - - - - - - - - - - - .................:r .... " ."'~ "".., • • • 1-1------.- --- ------- __ v, , ..... v ••• v .. " ..... , "·'--L Proj!iedad Aplicacion Alta actividad a las reacciones de sustitucion Una g_ran cantidad de derivados Alta sensibilidad a la luz Drogas, pigmentos, fotoconductor Fuerte solubilidad Solventes Alto contenido de carbono Productos de carbono Fuerte asociacion intermolecular Materiales de cristal liquido Fuerte resistencia al calor PoHmeros resistentes al calor, aceites que transfieren el calor Utilidad de los productos provenientes del alquitran de carbon Hoy la participacion de benceno del alquitran de carbon ha bajado a menos que el 10%, pero el suministro de compuestos policiclicos tales como la naftalina y el antraceno, aun dependen del alquitran de carbon. La Figura 63 ~uestra el uso de los productos destilados del alquitran de carbon en Japon. Breas, aceite creosota son los productos principales seguidos por la brea de coque y la naftalina. La brea, fraccion mas pesada, se usa como brea ligante para electrodos de grafito y brea de coque. El aceite creosota, una mezcla de aceites relativamente pesados, se usa principalmente como la materia prima del negro de carbono. La naftalina es uno de los principales constituyentes del alquitran de carbon En el proceso de refinado del alquitran de carbon, la recristalizacion se usa para producir naftalina. La naftalina se usa principalmente para la produccion de anhidrido ftaIico Aunque su uso ha disminuido en favor del o-xileno atraves de los afios 70, se espera que la naftalina mantenga su participacion presente en este mercado. El anhidrido ftaIico se usa en la elaboracion de plastificantes, poliesteres insaturados y resinas aikido EI catalizador de naftalina es una mezcla de oxido de vanadio y sulfato metalico alcalino sobre un so porte de silice. Otra uso importante de la naftalina es para la elaboracion del 2-naftol el cual es un paso intennedio en la produccion de una gran' variedad de drogas, pigmentos y quimicos procesantes del caucho. EI sulfonato de naftalina representa otro uso de la naftalina. Los productos se usan como agentes humectantes y dispersantes en pinturas y revestimientos. Usos miscehmeos incluyen varios compuestos organicos e intermedios tales como I-naftol, I-naftilamina, 1, 2, 3, 4-tetrahidronaftalina y naftalina clorinada. 166 I .~ FIGURA 63. Uso de los productos destilados del alquitran de carbon en Japon, (Komoto T., 1.994) Coq ues de brea EI residuo de la fraccion aromatica producida en la refinacion del alquitran de carbon, son materias primas adecuadas para la elaboracion de productos de carbono debido a su alta relacion CIH. Residuos no destilables, los cuales tienen puntos de ebullicion por encima de los 340°C, se les llama brea blanda. La brea es la mayor proporcion del a1quitran de carbon. Esta es la materia prima adecuada para la elaboracion de productos de carbono, tales como la brea de coque y elligante de brea. La compafiia Nippon Steel Chemical esta produciendo tres c1ases de coque de brea, por ejemplo: isotropico, regular y en agujas a partir del mismo alquitnln de carbon controlando el tamafio de la textura. La textura del coque isotr6pico y el coque regular son esferas pequefias, de otro Iado, las del coque en agujas es como agujas. La esfera en el coque isotropico es mas pequefia que en el regular. La textura como agujas juega un importante papel, ya que el coeficiente de expansion termica es bajo debido a la textura como agujas. EI co que isotropico y regular son la materia prima del grafito isotropico y el coque en agujas es adecuado para electrodos de grafito de los homos electricos hechos de hierro. 167 ~1 Derivados de aromaticos polinucleares Los compuestos heterociclicos se usan principalmente en el campo medico y agroquimico, pero la carbazola y la acridina se investigan no solamente para medicina sino tambien para aplicaciones como. resinas y materiales electronicos. En el campo medico y agroqulnUCO, se emplean frecuentemente compuestos heterociclicos que contienen nitrogeno tales como quinolina e indola, como materiales de inicio. Su estructura esqueletica se halla en muchos compuestos fisiologicamente activos. En el campo de la resina funcional y materiales electronicos, se utiliza el indeno, fluoreno, antraceno carbazola, acridina y sus derivados. Los derivados de la piridina se usan como drogas y pigmentos aprovechando su naturaleza fluorescente. 2,6-NDCA de la naftalina Entre los nuevos polimeros derivados de la naftalina, el PEN (polietileno naftalato) es particularmente notable como un nuevo poliester. Las peliculas del PEN se han aplicado para registro magnetico, aislante eIectrico y como una tinta plastica para imprimir. Cardo polimero de tluoreno EI fluoreno es un ejemplo tipico de compuestos adecuados para carda monomero entre los compuestos del alquitran del carbon. Esos polimeros tienen muy alta temperatura de descomposicion yalta temperatura de transicion al vidrio, al igual que buena permeabilidad selectiva para la separacion del gas. Resina COPNA de compuestos aromaticos polinucleares Esta resina podna tener una amplia aplicacion, por ejempl0, como resina termoplastica y termosensible Drogas de compuestos que contienen nitrogeno Los quimicos del alquitran de carbon, especialmente los constituyentes que contienen nitrogeno se usan como materiales de base de medicinas y drogas. Una variedad de solventes ampliamente usados incluyen muchas clases de derivados aromaticos debido a su fuerte poder disolvente. 4.10.2. Carbon activado. El carbon activado es un carbono amorfo que se caracteriza por su gran capacidad de adsorcion de gases y solidos coloidales. La alta estructura porosa que se desarrolla durante la activaci6n proporciona la gran area superficial del carbon activo, de la cual depende su utilidad como un adsorbente. 168 T El range de aplicaciones del carbon activo es muy amplio en el campo de tratamiento de aguas potables y residuaies, control' de polucion del aire y ciertos casos en donde los materiales se pueden re-usar (ejemplo: recuperacion de solventes), Wilson 1. 1.981. ;¥ Debido al reciente perfeccionamiento en el conocimiento de la polucion ambiental causada por vapores orgimicos, en especial, los compuestos halogenados, ha hecho que el carbon activo adquiera una mayor importancia para adsorber dichas sustancias, (Bradley R. H. Y Rand B. 1.993) f· La estructura submicroscopica del carbon activado no se conoce con exactitud, pero esta probablemente compuesta por particuias amorfas distribuidas al azar formando una red de poros irregulares, parcialmente conectados entre enos, dan do un area superficial que puede variar entre 200 y 2000 m2/gr. EI carbon normal a diferencia del activado, solo presenta un area superficial en promedio de 100 m2/gr. 4.10.2.1. Obtencion de carbon activado El carbon activado se puede obtener de una gran variedad de materiales vegetales, entre los mas comunes estan: cascaras de coco, cascaras de arroz, aserrin, madera, cuescos de palma y bagazo de cafia. Tambien se puede producir a partir de carbones de diferente rango tales como lignitos, carbones sub-bituminosos, bituminosos y antracita, igualmente se puede activar coque derivado de la carbonizacion del carbon y del coque de petroleo. Los carbones bituminosos producen carbones activos con grandes areas totales y adsorben mejor compuestos de moleculas pequefias, ya que de por si elIos presentan inicialmente poros mas pequefios; en cambio los carbones activos que provienen de lignitos y carbones sub-bituminosos se comportan mejor frente a las moleculas grandes ya que sus poros son mayores. Por 10 anterior se puede deducir que dependiendo del tamano de las moleculas que se qui era adsorber se deben utiliz3:r para la activacion carbones originales con predominio de poros grandes 0 pequefios de acuerdo a las circunstancias. 19ualmente se debe tener en cuenta que los carbones preferiblemente no deben ser aglomerantes aunque mediante pretratamientos se puede llegar a inhibir estas propiedades (Schwabe P. H. 1.970, Cunningham A. C. 1.963 Y Jenkins G. I, 1.956) Ydeben tener bajos contenidos de azufre y cenizas. Luego de seleccionado el carbon este se muele y tamiza hasta el tamano promedio deseado. Una via altema es molerIo finamente y posteriormente briquetearlo. Posteriormente se procede a la pirolisis y activacion en homos rotatorios 0 fluidizados. EI metodo de activacion consta esencialmente de dos etapas: carbonizacion y activaci6n. La carbonizacion se realiza en ausencia de aire y a temperatura superior a 600°C; en esta etapa se eliminan las materias volatiles pennitiendo la formacion de una mejor estructura porosa. La activacion tiene como objetivo, incrementar el area superficial y ayudar a la formacion de la estructura porosa. 169 T Carbones activados con sustancias quimicas ." Se basa en la accion de compuestos inorganicos incorporados a la materia prima, los cuales producen una degradacion 0 deshidratacion de las moleculas orgarucas, cuando la mezc1a se so mete a temperaturas entre 500 y 900°C. Los compuestos que han dado mejores resultados en la activacion son el acido fosforico y el cloruro de zinc. En la activacion con productos quimicos, la materia prima se lleva al tamano deseado, luego se impregna con una soIucion acuosa concentrada del activante seleccionado; el objetivo de fa impregnacion es lograr un contacto intimo entre las particulas de carbon y el activante, asi si el tiempo de activacion es corto, la calidad del carbon activado es menor. & EI carbon impregnado se seca y se somete en ausencia de aire a temperaturas que varian entre 500 y 900°C. El producto obtenido se trata con acido para eliminar las cenizas y los materiales solubles; luego se lava con agua y se seca. As! los carbones activos producidos de esta forma se caracterizan por ser buenos decolorantes. Carbones activados con gases y vapores Consiste en la oxidacion selectiva de materia prima con gases 0 vapores a alta temperatura, 0 con aire a baja temperatura. Las principales sustancias utilizadas son vapor de agua y dioxido de carbono. La oxidacion es endotermica (temperatura entre 800 y 1.000°C). El producto de la oxidacion 0 activacion posteriormente se trata con acido y se lava. EI proceso con gases oxidantes se puede llevar a cabo en lecho fijo, 0 en lecho fluidizado, para 10 cual la velocidad del flujo gaseoso debe ser tal que permita dichas condiciones. Carbones activados en forma mixta En algunas ocasiones se utiliza la combinacion de las dos tecnicas anteriores, 0 sea que la materia prima impregnada con sustancias qui micas se somete a la accion de gases y vapores. De esta manera, la activacion es una especie de gasificacion parcial del carbono fijo en el residuo carbonoso, buscando desarrollar fundamentalmente la porosidad y el area superficial. Otro factor que influye en la obtencion del carbon activado es la granulometria. El carbon activado en polvo es aquel cuyo tamano de grana es mas pequeno que el pasante de la malla 80 y el granular esta definido como aquel cuyo tamafio de particula es mayor que el pasante de la malla 80. Tipos de activantes La capacidad adsorbente de los carbones activos depende tambien de fa clase de agentes quimicos presentes en la activacion; es asi como la activacion con gases 170 ~ I 1 I produce diferente actividad del carbon que la obtenida con agentes quimicos. En general, cada compuesto ejerce una influencia especifica sobre la superficie del carbon. l Temperatura y tiempo de activacion Estas dos variables estan relacionadas entre SI y son las que controlan fundamentalmente el proceso de activacion. Se ha encontrado que tiempo y temperatura de activacion se comportan inversamente. La calidad del carbon activado se ve afectada por estas dos variables, de fonna tal que para altas temperaturas y tiempos grandes, el poder adsorbente aumenta. Este efecto no es ilimitado, puesto que despues de un tiempo y temperatura de activacion, el carbon activado puede perder su poder de adsorcion 0 al menos disminuirlo. ~. Por 10 general en los procesos se toman como constantes los siguientes parametros: La materia prima, la concentracion de activantes quimicos y el tiempo de impregnacion. 4.10.2.2. Forma y caracteristicas La fonna y caracteristica de los carbones activados varia notablemente dependiendo de: la materia prima utilizada, el proceso de produccion y del equipo industrial utilizado. En general los carbones activados son blandos, negros y brillantes. De acuerdo a su forma ellos son granulados 0 pulverizados. Los granulados son mecanicamente resistentes, relativamente densos y muy activos; se utilizan en Ia adsorcion industrial de gases y vapores, especificamente en procesosde recuperacion de disolventes organicos vohltiles. Los carbones activados pulverizados se usan de una fonna mas variada, tienen aplicaciones que se orientan hacia los procesos de purificacion de diversos productos para adsorcion en fase liquida tales como: decoloracion, desodorizacion y eliminacion de sabores. En cuanto a las caracteristicas quimicas son neutros, acidos 0 alcalinos. La caracteristica mas importante del carbon activado es la enonne area superficial de su estructura de poros internos, 0 sea su relacion superficie volumen y su afinidad selectiva con determinados componentes de la mezcla liquida 0 gaseosa al contacto con elIos. 171 T 4.10.2.3. Adsorcion y sus caracteristicas en el carbon activado La adsorcion es un fenomeno fisico-quimico de retencion superficial de molE~culas y/o atomos presentes en mezclas fluidas~ se logra poniendo en contacto un solido (carbon activado) con la mezcla fluida (liquido 0 gas). La superficie correspondiente a un grana de adsorbente se llama superficie especifica. Los adsorbedores activos, es decir, aquellos que tienen buena capacidad de adsorcion poseen superficies es~ecificas que varian dependiendo del tamaijp de la molecula a adsorber, entre 200 m-/gr. (abundancia de macroporos) y 2000 m..../gr. (abundancia de microporos). La adsorcion en el carbon activado es selectiva, siendo mayor con las sustancias pol ares que con las no polares; Ademas es mal adsorbente de electrolitos inorgarucos con excepciones importantes en la recuperacion de oro, mientras que adsorbe bien compuestos aromaticos y alifaticos insaturados La adsorcion del carbon esta influenciada por: solvente, el pH y el tiempo de contacto. la temperatura, la naturaleza del 4.10.2.4. Ensayos basicos que se Ie efectuan al carbon activo: Area especifica. El valor comercial de un carbon activo depende tanto de su estructura porosa intema como de su area superficial 0 superficie especifica, la cual esta directamente relacionada con la capacidad de adsorcion. Porosidad. Se define como el volumen de los poros con respecto al volumen total de solido. Se clasifica en los siguientes rangos: Distribucion de tamafios de poros. Microporos (poros con diametro menor de 40A), macroporos (poros con diametro mayor de SOOOA) y mesoporos (poros de tamaiio intermedio entre los dos anteriores). Ensayos industriales. La calidad de un carbon activado se evalua mediante pruebas que indican la capacidad de adsorcion de sustancias quese encuentran en solucion 0 en medio gaseoso. Estas son: indice de yodo. Proporciona un buen indicativo de la habilidad de un carbon activado en la remocion de sabores y olores, ya que la mole cuIa de yodo, por su tamaiio se asenieja a las anteriores, siendo por 10 tanto representativas de moleculas pequenas, 0 sea que se tiene idea ~e la estructura de microporos del carbon activado. indice de azul de metileno. Esta prueba tiene por objeto determinar la capacidad del carbon activado para adsorber moIeculas grandes, las cuales son representativas de los colorantes tal como el azul de metileno. Asi un carbon activo que decolore en alto grade una solucion patron de azul de metileno, se considera buen adsorbente de sustancias coloreadas. 172 T I Numero de melaza. Se usa para determinar la capacidad de un carbon activado para decolorar los licores resultantes en la industria azucarera y es un indicio de la estructura de macroporos del carbon activado. Otras caracteristicas. Densidad aparente. Se refiere a la masa de carbon activo por unidad de volumen, incluyendo los poros. Densidad relativa. volumen minimo. 3 Signitica el peso en libras/pie ; cuando el carbon se Ileva al Los carbones con alta densidad relativa, tienen grandes ventajas debido a que hay mayor cantidad de libras en menos espacio y por 10 tanto ocuparia menos espacio para su almacenamiento. Filtrabilidad. Depende del tamano y Ia forma de las particulas de carbon. Buena filtrabilidad significa: que el liquido pasa nipidamente a traves de (a torta del tiltro de carbon. Que se obtiene un tiltrado claro nlpidamente Tamaiio de particula. Es una propiedad importante que puede influenciar las caracteristicas de flujo, la adsorcion cinetica y el comportamiento catalitico. EI carbon activo puede ser en polvo cuando el tamano de particula es menor de malla 80 y granular si es mayor a dicha malla. PH. EI carbon activado lleva consigo grupos inorganicos y quimicamente activos en su superficie, 10 cual puede alterar el ph de las sustancias adsorbidas 0 de la solucion que pasa a traves del carbon. Contenido de cenizas. La pureza del carbon activado es muy importante para evitar que materias minerales que contiene el carbon contaminen el producto al cua! se desea eliminar otros tipos de contaminantes. Por 10 tanto es importante saber el contenido de solubles en el carbon activado. ContenidO. de humedad. Dependiendo del uso que se vaya a dar al carbon es necesario tenerla en cuenta, ya que el contenido de humedad puede ser critico cuando se usa en sistemas no acuosos, pues en algunos casos se puede catalogar como impureza. Numero de abrasion. En general hay dos especies de carb6n activado: Carbon adsorbente de gas. Se caracteriza por tener una estructura porosa muy tina tal que la mayor parte de su area intema esta conformada por poros con un diametro menor de 25 A. Carb6n decolorante 0 carbon de fase liquida. Se caracteriza porque los poros de su area intema tienen un diametro mayor de 25 A. 173 ~ Los carbones adsorbentes de gases son malos decolorantes porque sus poros son demasiado pequenos para admitir por difusion los entes moleculares asociados con el color, y los carbones decolorantes son malos adsorbentes de gas porque sus poros son demasiado largos para lograr una eficiente retencion de adsorcion de gases y vapores por condensacion capilar. La estructura porosa del carbon depende principalmente de la materia prima seleccionada y del control de las condiciones de activacion. Casi siempre la adsorcion sobre carbon activado es el resuItado de las llamadas fuerzas de dispersion 0 fuerzas de Van der Waals; esta es una adsorcion fisica; estas fuerzas exist en dentro de todas las molt!culas 0 ~itomos, esten 0 no en combinacion quimica. Las mismas fuerzas son responsables de la condensacion 0 licuefaccion de vapores. Las fuerzas de atraccion que ejerce el carbon activo sobre moleculas en su vecindad se pueden comparar con las fuerzas gravitacionales que ejerce la tierra sobre los cuerpos cercanos a ella. Como regIa se puede decir que las moleculas con peso molecular alto son mas fuertemente atraidas por el carbon que los materiales de bajo peso molecular. Un gninulo de carbon activo situado en contacto con una mezcla de gases de diferentes pesos moleculares adsorbeni una gran proporcion de gases de mayor peso molecular. Cuando un granulo de carbon activo se pone en contacto con una mezcla liquid a hay una tendencia similar a adsorber sustancias de peso molecular alto. En sistemas liquidos casi siempre, el carbon activado tiende a preferir no solo sustancias de peso molecular alto, sino tambien sustancias no polares~ asi hay afinidad por adsorber moleculas org8.nicas no polares de los solventes polares tales como el agua. La estructura del poro del. carbon activado es extremadamente importante en la determinacion de su propiedad de adsorcion. Si el poro es mas pequeno que la sustancia que se va a adsorber esta no entra 0 la capacidad de adsorcion hacia estas moleculas se ve ampliamente reducida, 0 sea que entre mas cerca sea el tamano del poro al dicimetro de la molecula, la atraccion 0 la capacidad de adsorcion sera mucho mayor. La presencia de otros elementos puede tener una influencia considerable sobre la propiedad adsorbente del carbon. Uno particularmente importante es el oxigeno, el cual puede existir combinado en forma quimica con los atomos en las superficies de las particulas; este grupo oxigeno aparece para incrementar la adsorcion del carbon por los compuestos polares. En algunas circunstancias la ceniza inorganica del carbon activado tambien puede ser importante en la determinacion de las propiedades adsorbentes. EI carbon activado usualmente se clasifica de acuerdo a su forma· fisica (pulverizado 0 granular) y de acuerdo a sus usos (grado de agua, decolorantes, de fase liquida 0 de fase gaseosa). Para determinar las caracteristicas del carbon granular existen dos tipos de ensayo: 174 ~ 1. Cuantificar las caracteristicas de adsorci6n 2. Describir las propiedades fisicas oj La manera usual de expresar la capacidad de adsorci6n de un absorbente es la adsorci6n isotermica. Esta es la relaci6n a temperatura con stante, entre la cantidad de sustancia adsorbida y su concentracion en los alrededores del fluido. EI carbon granular se usa en sistemas dimimicos, donde no solo el equilibrio de las propiedades de adsorci6n del carbon es importante, sino tambien la tasa de adsorci6n. EI potencial de adsorcion se mide como la energia libre de adsorcion liberada cuando una molecula es adsorbida en la superficie del adsorbente. Este potencial esta en funcion de la estructura y de la masa molecular, y generalmente cuando mas elevada es la masa molecular, mas importante es el potencial. En la elaboracion de carbon activo pulverizado se utiliza principalmente lignito; y para hacer carbon activado granular 0 en pelets, es mas adecuado usar carbones de mas alto rango. Sinembargo en algunos casos se produce al mismo tiempo carbon activado pulverizado y granular, (Wilson J., 1.981) Los precios del carbon activo pulverizado es mas bajo que los del granular, pero la diferencia de precio se compensa por la mayor eficiencia de regenracion y de uso del carbon activo granulado. Sinembargo, en el mercado, el carbon pulverizado tiene una ligeramente mayor demanda que el granular y el resto 10 abastecen las formas peletizadas, Wilson J. 1.981. 4.10.2.5. Usos El carbon activado es uno de los materiales mas utilizados en los procesos de adsorcion selectiva de gases y liquidos, habilitando su aplicacion a nivel industrial, pero ningun tipo de carbon puede utilizarse universalmente, ni es eficaz para todos los fines. En Colombia se utiliza especial mente en: • La industria de las gaseosas. (agua y jarabe de azUcar). Se usa para purificar el liquido que la constituye • La industria del azUcar. Se emplea para eIiminar olores, colores y sustancias extraiias que resultan de la refinacion. • Industrias de aceites y grasas comestibles. Se utiliza para purificar aceites y grasas de tipo animal y vegetal. 175 ~ • Industria de bebidas alcoh6Iicas. Se usa para eliminar colores y olores no deseados en la elaboracion de cerveza~ sidra, jugos de fiutas y vinos, para mejorar su aroma y presentacion. Tambien se usa para eliminar bacterias por adsorcion • Tratamiento de aguas industriales. Se emplea en forma de polvo fiItros para aguas turbias y para eliminar el exceso de cloro. 0 granular en los Es empleado para remover sustancias • Industria qUlmlca y farmaceutica. contaminantes en vitaminas, agua, jabones, glucosa, antibi6ticos y otros. • Seguridad industrial. Se usa en mascaras protectoras contra gases toxicos y en fiItros industriales. • Recuperaci6n de solventes. Es eficiente y no present a riesgo de explosion. • purificacion del aire. Se utiliza en sistemas de aire acondicionado para la purificacion de ambientes internos y en aire comprimido utilizado para el procesamiento de alimentos. • Industria de pinturas. Se usa para purificar sus componentes liquidos. • Otros usos. En reactores nucleares para adsorcion de gases radiactivos; para recuperacion de oro y plata y como catalizador 0 soporte catalitico. En la eliminacion de impurezas en la fabricaci6n de gelatinas, vinagre, manteca de cacao, zumo de frutas y en la fabricacion de filtros para cigarrillos. • Produccion de acidos y esteres. Se utiliza como purificador de estos productos quimicos 4.10.2.6. Descripcion del proceso de la planta piloto de la Facultad de Minas El sistema consiste basicamente de dos reactores en lecho fluidizado conectados en serie y en los cuales se lleva a cabo las operaciones de pirolisis y activacion del carb6n; y de una camara de combustion en la cual se genera una corriente de humos necesaria en la fluidizaci6n de los reactores. Considerando que ambas operaciones se· realizan a altas temperaturas (alrededor de 600 a 900°C) los fenomenos son endotennicos, se debe disponer de un medio de suministro de energia a cada reactor, en este caso es con energia eIectrica. EI carbon molido y clasificado seglin la granulometria determinada se carga en la tolva para alimentar el pirolizador por medio de un tornillo sin fin. AlIi se lleva a cabo el proceso de pir6lisis 0 carbonizaci6n y luego las particulas de semicoque fluyen por rebose hacia el activador donde se someten a una gasificacion parcial (activaci6n propiamente dicha). El activador descarga en la tolva hermetica el producto incandescente. 176 T !" 5. CARACTERiSTICAS QUiMICAS, TECNOLOGICAS Y PETROGRAFICAS DE ALGUNOS CARBONES COLOMBIANOS 5.1. CARBONES DEL CERREJON, ZONA NORTE !-i Los siguientes resultados corresponden a muestras de canal de 5 mantos de carbon, por 10 tanto se deben tomar solamente como indicativos parciales de la calidad de los carhones de Ia zona en mencion, (Blandon A., 1.995). 5.1.1. AOJilisis proximos La humedad residual en general es baja (menor de 5,0%) como se aprecia en los siguientes resultados: Humedad (3,3 - 4,4) Rango Porcentaje < 4,0 40,0 >4,0 60,0 Las cenizas intIinsecas en el 80,0% de las muestras son inferiores al 5,0010, 10 cual permite que cuando el manto se extrae sin contaminantes del techo y piso, este se pueda utilizar directamente sin necesidad de lavarse mediante cualquier tecnologia convencionaI. Cenizas (2,3 - 6,5) Rango < 3,0 3,0 - 5,0 > 5,0 Porcentaje 40,0 40,0 20,0 Las materias volatiles indican la alta reactividad de estos carbones e igualmente confirman el rango como se puede apreciar a continuacion: Materia volatil (37,5 - 38,8) Rango Porcentaje < 38,0 40,0 > 38,0 60,0 Con respeeto al azufre el 600/0 de las muestras presentan valores inferiores al 1,00/0, 10 eua) hace que sean poco eontaminantes del medio ambiente. En euanto a los que tienen mas del 1,00/0 es necesario tener cuidado de utilizar sistemas adecuados de limpieza de los gases de combusti6n para que estos no contaminen el ambiente. Azufre (0,45 - 2,05) Rango < 0,5 0.5 - 1,0 > 1,0 Porcentaje 20,0 40,0 40,0 5.1.2. Analisis elemental Con respeeto a contenido de carbona, el 60% de los earbones tiene porcentajes menores al 75%, 10 cual verifica el bajo rango de los carbones y por ende su alta reaetividad. Carbono (71,29 - 75,68) Rango Porcentaje < 75.,0 60,0 > 75,0 40,0 EI contenido de hidr6geno en general es mayor de 5,0% y varia entre 5,13 - 5,47 Nitrogeno (1,26 - 1,87) Rango Porcentaje 60,0 < 1,5 > 1,5 40,0 En el 60,0% de las muestras el contenido de nitr6geno es inferior a 1,5%, esto haee que estos carbones posiblemente no formen 6xidos nitrosos contaminantes del medio ambiente. Oxigeno (13,44 - 15,57) Rango Porcentaje < 15,0 60,0 > 15,0 40,0 Con respecto a1 oxigeno, este esta en un rango adecuado para que se presente una buena combustion. 178 5.1.3. Analisis petrograficos En el 80,0% de las muestras el contenido de vitrinita es Superior al 80,0%, 10 cual indica que estos carbones son esencialmente vitriniticos como se aprecia a continuacion: Vitrinita (67,1 - 85,8) Rango Porcentaje < 70,0 20,0 70,0 - 80,0 0,0 > 80,0 80,0 EI 60,0% de las muestras presenta contenidos de Iiptinitas inferiores al 10,0% 0 sea que son relativamente pobres en este grupo maceral. Liptinita (8,5 - 19,0) Rango Porcentaje < 10,0 60,0 10,0 - 15,0 20,0 > 15,0 20,0 Con respecto al porcentaje de inertinitas, en el 60,0% de las muestras es inferior al 10,0%, indicando esto que tambien son relativamente pobres en este grupo maceral. Inertinita (4,1 - 13,9) RangoPorcentaje < 5,0 20,0 5,0 - 10,0 40,0 >1~0 2~0 EI poder reflector de la vitrinita (PRV) indica que las muestras analizadas corresponden a carbones sub-bituminosos A. Poder reflector de la vitrinita (0,51 - 0,60) Rango Porcentaje < 0,55 60,0 > 0,55 40,0 De acuerdo a las caracteristicas petrognificas los carbones del Cerrejon Norte son diferentes a los de las otras zonas del pais. En conclusion, teniendo en cuenta los anaJisis proximos, elementales y petrognificos, se puede decir que los carbones del Cerrejon Norte se pueden emplear directamente sin un lavado previo y sin riesgos mayores de contaminacion ambiental en calderas ya sea de carbon pulverizado que son las mas exigentes 0 bajo otros procesos de 179 T combustion como lecho fluidizado, mezc1as agua carbon; tambien serian adecuados para efectuar carbon activado, briquetas 0 para someterlo a gasificacion, licuefaccion debido a su alta reactividad. !'" Debido al bajo contenido de cenizas intrinsecas en algunos mantos, estos de podrian utilizar como carbones ultralimpios en algunos usos especiales Como de hecho ya 10 hacen en algunos paises desarrollados. Bajo ciertas circunstancias se podrian utilizar en la reduccion directa de rninerales de hierro yen la elaboracion de coque formado y sustituir parte del carbon coquizable en Ia inyeccion de carbon pulverizado en eI alto homo. \; 5.2. CARBONES DEL PROYECTO OREGANAL CERREJON ZONA CENTRO Teniendo en cuenta 42 muestras de nuc1eos de perforacion correspondientes a los principales mantos de carbon de la zona se llega a las siguientes conclusiones en cuanto a la calidad de dichos carbones. Esta se puede resumir como sigue: 5.2.1. Anruisis proximos En general el 85,7% de las muestras tienen humedad residual por debajo del 10,0"/0, como se puede observar de los siguientes intervaIos: Humedad (2,91 ..13,12%) Rango < 5,0 5,0 - 10,0 >10,0 Porcentaje 35,7 50,0 14,3 p~r debajo del 5,0%, 10 cual indica que estos carbones de por sl son muy limpios y por 10 tanto no necesitarian lavarse si se explotan adecuadamente, garantizando de otro lado ahorro de dinero en los sistemas de pulverizacion, limpieza, transporte y en el uso final del carbon. Las cenizas en el 69,0"/0 de las muestras estin Cenizas (1,68 - 20,15%) Rango < 5,0 5,0 - 10,0 > 10,0 Porcentaje 69,0 19,0 11,9 EI contenido de materia volatil esta entre 30,0 y 40,0%, 10 cual indica el bajo rango de dichos carbones. 180 T ~-, Materia vohitiJ (31,44 - 39,40%) Rango Porcentaje 30,0 - 35,0 33) 35,0 - 40,0 66,6 Mas del 75,00/0 de las muestras presentan contenidos de azufre total por debajo del 1,0% 10 cual indica que dichos carbones se podrian utilizar sin mayores problemas ambientaIes, en cualquier proceso de transformaci6n. F Azufre (0,34 - 2,40%) Rango < 0,5 0,5 - 1,0 > 1,0 Porcentaje 21,4 54,8 23,8 EI poder calorifico en el 90,0% de las muestras varia entre 5.077 y 7.538 calfgr., 10 cual indica que estos carbones son adecuados para utilizacion en la generacion de energia. Poder calorifico (5.077 - 7.538 cal/gr.) Rango Porcentaje < 5.556 2,4 5.556 - 6.111 11,9 6.111 - 6.667 38:0 1 6.667 - 7.222 40:0 5 7,1 > 7.222 5.2.2. Composicion quimica de las cenizas Con respecto a la composici6n quimica de las cenizas se tiene 10 siguiente: Si02 Raf!goj % <40 16,6 40-50 33,3 50-60 23,8 60-70 21,4 >70 4,8 Rango de variacion 17,3 - 85,9 AI203 Ran~oj % <5 7,1 5-10 2,4 10-20 64,3 >20 26,2 Rango de varia cion 1,7-27,0 Fe203 CaO RanKoj % RanKoj % <5 2:04 5-10 47,6 5-10 26,9 5-10 47,6 10-20 61,9 10-20 4,8 >20 9,5 >20 4,8 Rango de variacion 3,6 - 25:04 181 Rango de variacion 2,0 - 28,6 NazO RaJ!goj % 0,5 14,3 0,5-1,0 23,3 1,0·2,0 26,2 >2,0 35,7 Rango de variacion 0,2 - 5,8 EI 76,2% de las cenizas del carbon se clasifican como bituminosas y el 23,8 como Iigniticas. Los factares de depasitacion y encastramienta son Jos siguientes: Depositacion Encostramiento Muyalta Alta Media Baja\ \ 14,3 28,6 23,8 33,3 Alto Media Bajo 2,4 19,0 78,6 En conclusion la mayona de estos carbones no presentaran problemas de encostramienta pero en cuanto a Ia depositaci6n si, 10 cual los haria un tanto peligrosos en especial por su alto contenido de Na20, el cual podna diluirse mezclanda los carbones con alto cantenido con los de bajos porcentajes. En comparacion con las cenizas de los carbones de la Jagua, SOn mas pobres en Si0 , 3 2 Ah0 Y mas ricas en CaD y Na2D, 10 que las hace que tengan puntos de fusion mas bajos y mayores posibilidades de depositacion y encostramiento, por 10 cual se debena tener especial cuidado con el mantenimiento de las calderas en donde se utilicen estos carbones. 5.2.3. Otros analisis El indice de molienda Hardgrove, indica que dichos carbones no son blandos pero tampoco demasiado duros, quedando en un rango intennedio de dureza que pennite pulverizarlos adecuadamente si es necesario sin mayor desgaste de los molinos. Indice de molieoda Hardgrove (47 - 64) Raogo Porceotaje 45-50 7,1 50 - 55 83,3 55-60 7,1 > 60 2,4 5.2.4. Caracteristicas petrograficas Los mantos se caracterizan por ser en su mayoria ahos en vitrinita e inertinita, ya que el 70,00;(. de las muestras tienen mas del 70,00/0 de vitrinita y mas del 10,0% de inertinita, como se puede apreciar en los siguientes resultados (Blandon A., 1996): 182 ~ to Vitrinita (52,0 - 91,10/0) Rango 50.,0 - 60,0 60.,0 - 70,0 70,0 - 80,0 80,0 - 90,0 90,0 Porcentaje 4,0 27,0 47,0 21,0 1,0 Inertinita (2,2 - 24,20/0) Rango <5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 15,0 15,0 - 20,0 20,0 - 25,0 Porcentaje 5,0 18,0 35,0 34,0 8,0 Liptinita (2,3 - 19,80/0) Rango < 5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 15,0 15,0 - 20,0 Porcentaje 27,0 40,0 27,0 6,0 Mas 0 menos el 33,0% de las muestras tienen mas del 10,0% de liptinitas y un poco menos del 30,0% presentan porcentajes inferiores al 5,0%. De otro lado, .son relativamente limpios, pues mas del 75,0% tienen menos del 5,0% de mineral y solo el 7,0% tienen mas del 10,0%. Unicamente existen dos muestras con un porcentaje de minerales mayor del 20,0% y este corresponde al manto 800, pero es necesario saber que dentro de este valor, existe un porcentaje de materia organica representada por macerales liptiniticos que estan mezclados con los minerales. Minerales (0,2 - 36,00/0) Rango . <5.0 5.0 - 10.0 10.0 - 15.0 15.0 - 20.0 >20.0 Porcentaje 82.0 12.0 3.0 1.0 2.0 En general, los carbones de la zona son de bajo rango, lignitos, Sub-bituminosos B y A a Bituminosos altos en volatiles C, como 10 demuestra los resultados de PRY. 183 Poder reflector de la vitrinita (PRV 0,34 _ 0,73) Rango Porcentaje 0,34 - 0,40 3,0 Lignitos 0,40 - 0,60 87,0 Sub-bituminosos B y A > 0,60 10,0 Bituminosos altos en volatiles C En conclusion los mantos de carbon son pobres en ceniza y azufre y present an el poder calorifico variable, pero en mas del 80% es relativamente alto. Teniendo en CUenta que en algunos casos se pueden presentar problemas de depositacion y encostramiento, estos carbones Son aptos para la generacion de energia. Debido a su bajo rango en general se pueden emplear en casi todos los procesos de transfonnacion, excepto para la fabricacion directa de coque, pero posiblemente si se podrian utilizar parcialmente en mezclas, inyeccion de carbon pulverizado y en la elaboracion de coque fonnado. 5.3. CARBONES DE LA JAGUA Los amiJisis corresponden a 1I muestras representativas de iguaJ numero de mantos de la zona en mencion. 5.3.1. Analisis pr6ximos La humedad total en general esta por debajo del 8,0% como se puede apreciar a continuacion: Humedad (5,42 -7,94) Rango Porcentaje 5,4 - 6,0 18,2 6,0 - 6,5 9,1 6,5 - 7,0 18,2 7,0 - 7,5 27,3 > 7,5 27,3 Mas del 70,0% de las muestras tienen por debajo del 5,0% de cenizas inltinsecas, 10 cual hace que estos carbones no necesiten lavarse y presentan muy buen comportamiento durante la combustion; aI iguaJ que se ahorraria dinero en los sistemas de Iimpieza, en el transporte y en la molienda, ademas se disminuirian los efectos ambientales. . 184 Cenizas (1,95 - 8,71) Rango 1,95 - 3,0 3,0 - 5,0 5,0 - 7,0 > 7,0 Porcentaje 18,2 54,5 9,1 18,2 Las materias vohitiles indican una alta reactividad de los carbones e igualmente el rango, 10 cual los haria utiles en muchos de los procesos de transfonnacion del carbon Materia vohitil (34,45 - 38,93) Rango Porcentaje 34,0 - 35,0 9,1 35,0 - 36,0 9,1 36,0 - 37,0 54,1 >3~0 2~3 Mas de180,0% de las muestras presentan contenidos de azufre por debajo del 1,0%, 10 cual hace que estos carbones no contaminen el ambiente cuando se utilicen en los diferentes procesos de transfonnacion. Azufre total (0,4 - 1,62) Rango Porcentaje 0,4 - 0,6 36,4 0,6 - 0,8 27,3 0,8 - 1,0 18,2 > 1,0 18,2 En general los carbones presentan un poder calorifico alto debido a que el contenido de humedad y cenizas son bajos, 10 cual los hace aptos para combustion y mezclas agua-carbon. Poder calorifico (6.667 - 6.944 cat/g) Rango Porcentaje 6.667 - 6.944 27,3 6.944 - 7.222 63,6 > 7.222 9,1 5.3.2. Analisis elemeotales El contenido de carbo no esta por debajo del 76,42%, 10 cual corrobora el rango de los carbones. 185 Zgl¥l*~'~:~-" Carbono (65,45 - 76,42) Rango Porcentaje 65,0 - 70,0 18,2 70,0 - 75,0 45,4 > 75,0 36,4 En general del 5,5%. estos carbones son ricos en hidrogeno ya que mas del 60% esta por encima ~ Hidrogeno (5,0 - 6,0) Rango Porcentaje 5,0 - 5,5 36,4 5,5 - 6,0 63,6 En cuanto al nitrogeno mas del 60,0% esta por debajo del 1,5%, esto favoreee su utilizacion ya que dichos carbones tendrian menores posibilidades de generar gases venenosos contaminantes del medio ambiente. Nitrogeno (1,28 - 1,59) Rango Porcentaje 1,0 - 1,5 63,6 > 1,5 36,4 5.3.3. Composicion quimica de las cenizas En cuanto ala composicion de las cenizas se puede decir que son ricas en Sio" 0 sea que esto ayuda a que las temperaturas de fusion sean altas, 0 sea que se pueden utilizar en calderas de carbon pulverizado de fonda seeo sin ningtin problema, ya que no presentaria encostramiento Si02• (50,21 - 82,39) Rango 50,0 - 60,0 60,0 - 70,0 70,0 - 80,0 > 80,0 Porcentaje 40,0 30,0 20,0 10,0 19ualmente el contenido de A120 3 se considera alto y por 10 tanto tambien ayuda a que los puntos de fusion de las cenizas sean altos, favoreciendo igua1mente su utilizacion en calderas de carbon pulverizado de fondo seco. 186 Ah03 (8,84 - 33,54) Rango 8,0 - 12,0 12,0 - 20,0 20,0 - 30,0 > 30,0 Porcentaje 10,0 30,0 50,0 10,0 En el 90,0% de las muestras el Fe203 esta por debajo del 10,0%, 10 cual favorece la alta temperatura de fusion de estas cenizas. Fe 2 03 (2,89 - 20,28) Rango Porcentaje 2,89 - 5,0 30,0 5,0 - 10,0 60,0 10,0 - 20,0 0,0 > 20,0 10,0 En el 70,0% de las muestras los porcentajes de CaO son inferiores al 3%, asi se favorece mucho el alto punto de fusion de las cenizas. CaO (1,75 - 4,37) Rango 1,75 - 2,0 2,0 - 3,0 3,0 - 4,0 >4,0 Porcentaje 20,0 50,0 20,0 10,0 EI 90,0% de las muestras tiene contenidos de Na20 por debajo del 1,0%, 10 cual garantiza que las cenizas de estos carbones no sean corrosivas ni que presenten depositacion en las calderas cuando se utilizan en combustion. Na 20 (0,25 - 1,17) Rango 0,25 - 0,5 0,5 - 0,75 0,75 - 1,0 > 1,0 Porcentaje 70,0 20,0 0,0 10,0 La temperatura de fusion de las cenizas es homogenea y en ning(tn caso supero los 1.467°C. En el anaIisis quimico de cenizas se comprobo que los indices de depositacion y encostramiento inferiores a 0,2, habilitan a los carbones de la Jagua como muy aptos para la combustion en calderas de generacion de energia. 187 ~ El indice de molienda Hardgrove esta indicando que en su gran mayoria estos carbones son relativamente duros y por 10 tanto se deben usar molinos de mtlior caUdad, ya que el desgaste puede ser mayor. 5.3.4. Otros anaJisis indice de molienda Rango 43,0 - 46,0 46,0 - 49,0 Hardgrove (43 _ 49) Porcentaje 72,7 27,3 El indice de hinchamiento para mas del 90% de las muestras es inferior a 2,5, 10 cual indica que estos carbones por si solos no sirven para hacer coque, pero si se pueden emplear en mezclas con carbones de mejor calidad para este fin 0 inyectarse de fonna pulverizada 0 emplearse en la elaboracion de coque fonnado. indice de hinchamiento (1,5 _3,5) Rango Porcentaje 1,5 - 2,0 54,5 2,0 - 2,5 36,4 2,5 - 3,0 0,0 > 3,0 9,1 5.2.5. Analisis petrograficos En A., cuanto 1.996): al porcentaje por grupo de macerales se puede decir 10 siguiente (Blandon Los carbones son esencialmente vitriniticos, ya que en la mayoria de ellos el porcentaje de· vitrinita es superior al 65%, excepto una muestra, la cual presenta una menor proporcion de dicho maceral. Vitrinita (51,08 - 78,67) Rango Porcentaje 50,0 - 60,0 9,0 60,0 - 70,0 27,3 70,0 - 75,0 36,4 > 75,0 27,3 Con respecto a las liptinitas, estas se encuentran en cantidades inferiores al 10%; solo en dos muestras eI porcentaje es mayor. 188 Liptinitas (3,01 - 19,52) Rango Porcentaje < 5,0 18,0 5,0 - 10,0 63,6 10,0 - 15,0 9,0 > 15,0 9,0 En mas del 63% de las muestras el contenido de inertinita supera el 150/0 y en general esta por encima del 10%. Inertinitas (10,27 - 23,95) Rango Porcentaje 10,0 - 15,0 36,4 15,0 - 20,0 36,4 20,0 - 25,0 27,3 En el 73% de las muestras el porcentaje de minerales es menor del 5%, al igual que el de materia orgaruca revuelto con materia mineral, solo en tres muestras tienen porcentajes mayo res. Minerales (0,4 - 7,45) Rango Porcentaje < L,O 18,2 1,0 - 5,0 54,5 > 5,0 27,3 De acuerdo a la c1asificacion americana y teniendo en cuenta la reflectancia de la vitrinita, estos carbones se c1asificarian como sub-bituminosos A. Poder reflector de la vitrinita (0,53 - 0,61) Rango Porcentaje 0,53 - 0,55 18,2 0,55 - 0,60 54,5 > 0,60 26,3 En conclusion los mantos de carbon se pueden considerar pobres en cenizas y azufre con altos poderes calorificos e indices de molienda Hardgrove nonnales. Los carbones son aptos para combustion en la produccion de energia electrica. En cuanto a los contenidos de cenizas y azufre son aptos para gasificacion y al mismo tiempo mover turbinas y generar calor para producir vapor de agua que mueven otras turbinas. 189 5.4. CARBONES DEL MEDIO MAGDALENA Los siguientes resultados corresponden a 14 muestras de igual numero de mantos de los denominados carbones de San Luis (Blandon A. y Giraldo B., 1.989). 5.4.1. Analisis proximo Humedad (0,6 - 2,3%) Rango <1,0 1,0 ­1,5 1,5 - 2,0 > 2,0 Porcentaje 7,1 64,3 21,4 7,1 EI general mas del 90,0"/0 de las muestras presentan valores de humedad residual menor del 2,0%, 10 cual beneficia el manejo del carbon y ahorro de dinero en los sistemas de Iimpieza y pulverizacion. Cenizas (1,7 - 27,7%) Rango <5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 20,0 >20 Porcentaje 7,1 35,7 35,7 21,4 EI contenido de cenizas solo en el 43,0"/0 de las muestras es menor del 10,0%, 10 cual indica que estos carbones en algunos casos se hace necesario lavarlos, si se utilizan Con tecnologias convencionales de transfonnacion. Materia volatil (26,1 -45,7%) Rango Porcentaje 25,0 - 30,0 7,1 30,0 - 35,0 50,0 35,0 - 40,0 21,4 40,0 - 45,0 21,4 En mas del 78,0% de las muestras el porcentaje de materia vohitil esta por debajo del 40,0%,10 cual evidencia el rango de los carbones y su reactividad frente a procesos de transfonnacion tales como la gasificacion y licuefaccion. 190 Azufre (0,38 - 4,]2fYo) Rango <0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 2,0 2,0 - 3,0 > 3,0 Porcentaje 7,1 42,8 28,6 14,3 7,1 Solamente el 50,0% de las muestras tiene porcentajes de azufre por debajo del 1,0"/0, indicando esto que es necesario lavar los carbones si se van a usar para generar energia mediante Sistemas tecnol6gicos convencionales 0 en mezclas para elaborar Coque. Poder caJorifico (5.907 - 8.006 Callgr.) Rango Porcentaje < 6.000 7,1 6.000 - 7.000 28,6 7.000 - 8.000 57, I > 8.000 7,1 EI poder calorifico a pesar de que los carbones tienen porcentlijes de ceniza altos en el 64,0% de las muestras es superior a 7.000 ca1Jgr. 5.4.2. Otros anaJisis indice de hinchamiento (1,0 _9,0) Rango Porcentaje < 4,5 28,6 4,5 - 6,0 35,7 6,0 - 7,5 28,6 >7,5 7,1 EI Indice de hinchamiento me indica que el 64,0% de las muestras tienen valores inferiores a 6,0 10 cual significa que dichos carbones se pueden utilizar en mezclas para hacer coque, coque fannada.inyecci6n de carbOn pulverizado en alto homo 0 en la elaboraci6n de 5.4.3. Analisis petrograficos Vitrinita (40,7 - 84,7%) Rango 40,0 - 50,0 50,0 - 60,0 60,0 - 70,0 70,0 - 80,0 < 80,0 Porcentaje 21,4 7,1 28,6 35,7 7,1 191 Mas del 70,00/0 de las muestras presentan contenidos de vitrinitas superiores al 60,00/0, el resto corresponde a carbones sapropelicos a parcial mente sapropelicos. Liptinitas (5,7 - 45,9 0/0) Rango 5,0 - 10,0 10,0 - 20,0 20,0 - 30,0 30,0 - 40,0 >40 Porcentaje 7,1 42,9 21,4 14) 14,3 Mas del 90,00/0 de las muestras tienen porcentajes superiores al 10,0%, pero en general se puede decir que el 30,0% de las muestras son muy ricos en liptinitas indicando que estos carbones son sapropelicos. Inertinita (4,9 - 20,3 0/0) Rango 4,9 - 10,0 10,0 - 15,0 15,0 - 20,0 > 20 Porcentaje 35,7 50,0 7,1 7,1 Mas 0 menos eI65,0% de las muestras son ricas en inertinitas. De acuerdo a la composici6n maceral, estos carbones son ricos en liptinitas, 10 que hace que sean muy duros, y por 10 tanto dificiles de pulverizar. Ademas debido a su alto porcentaje de vitrinitas y liptinitas dichos carbones son muy reactivos y se considera que se podrian utilizar para extraer hidrocarburos liquidos ya que se ha demostrado que naturalmente dichos carbones serian las rocas fuentes de gran parte del petr61eo explotado en la cuenca del Medio Magdalena. 19ualmente dichos carbones se podrian utilizar en la elaboraci6n de coque. 5.5. CARBONES DE CHECUA-LENGUAZAQUE Los siguientes resultados' correspond en a 83 muestras de la zona en mencion (INGEOMINAS, 1.983). 5.5.1. Analisis proximo Los carbones estudiados presentan valores de humedad relativamente bajos asi por ejemplo: Humedad (0,3 -2,3%) Rango < 1,0% 1,0 - 2,0 > 2,0 Porcentaje 72,3 26,5 1,2 192 Estos valores de humedad permiten prever que los carbones no presenten problemas de manejo y presentarian un efecto favorable sobre la cohesion del coque, por 10 tanto, serian ventajosos en el proceso de coquizacion. Los contenidos de cenizas varian en la siguiente forma: Cenizas (3,5 - 26,10/0) Rango Porcentaje < 5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 15,0 15,0 - 20,0 > 20,0 20,5 49,4 19,3 7,2 3,6 Como se puede observar de los resultados, mas del 70,0% de los carbones tienen cernzas por debajo del 10,0%, 10 cual es muy favorable para la utilizacion de dichos carbones en los procesos de coquizacion. La materia volatil para los carbones varia en los siguientes rangos: Materia vobitil (15~4 - 37,70/0) Rango Porcentaje 15,0 - 25,0 25,0 - 35,0 > 35,0 45,8 45,8 8,4 Esto indica que mas del 90,0% de los carbones se encuentran en el rango de carbones coquizantes. En cuanto al poder calorifico libre de agua y ceniza, el 83,1 % de las muestras tienen por encima de 8.500 caI/g. Mientras que solo el 16,9% esta entre 8.000 y 8.500. 5.5.2. Analisis elemental Los carbones estudiados tienen alto contenido de carbono, este varia asi: Carbono (82,51 - 90,760/0) Porcentaje Rango 80,0 - 85,0 85,0 - 90,0 > 90,0 7,2 81,9 10,8 Dichos resultados confirman las caracteristicas coquizantes de mas del 90% de los carbones. 193 Con respecto al contenido de hidrogeno se tiene 10 siguiente: Hidrogeno (4,37 - 6,240/0) Rango Porcentaje 4,4 - 5,0 5,0 - 5,5 > 5,5 26,5 39,8 33,7 En general se puede decir que los carbones son ricos en hidr6geno ya que mas del 70,0% esta por encima del 5,0%. EI 83,10/0 de los carbones tienen porcentajes de nitrogeno entre 1,6 y 2,0 Y s610 el 16,9% esta por debajo del 2,0. S610 un 26,0% de las muestras presentan niveles relativamente altos en azufre (mayor del 1,00/0), 10 cual es muy favorable en la utilizacion final del carbon. Azufre (0,44 - 2,380/0) Rango <0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 2,0 > 2,0 Porcentaje 19,3 54,2 20,5 6, 5.5.3. Composicion quimica de las cenizas En las cenizas de los carbones de la zona, se encuentran principalmente compuestos de silicio, aluminio, hierro y calcio y menores cantidades de magnesio, sodio, potasio y titanio. La cantidad presente de estos varia en rangos amplios y no sigue un patron regular, concluyendose la heterogeneidad del aporte mineral en el deposito, dependiendo de la localizacion del manto muestreado en cada caso. Los contenidos de elementos mayores (expresados como 6xidos) para la zona son: SiO:! Rango <50 50-60 60-70 I Ah03 0/0 1,2 21,7 65,0 12,0 >70 Rango de variacion 42,8 - 83,5 Rango I % <20 1,2 20-25 28,9 25-30 57,8 12,0 >30 Rango de variacion 12,1 - 34,9 Fe203 I % 78,3 12,0 8,4 1,2 >20 Rango de variacion 0,7 .. ~:1-,~ Rango 0-5 5-10 10-20 CaO I % 84,3 12,0 1,2 2,4 >5 Rango de variacion 0,2 - 6,0 Rango 0-1 1-3 3-5 Na20 Rango 0-1 1-2 I °Al 95,2 4,8 I Rango de variacion 0,1-1,4 i i De las 83 muestras analizadas, 75 se clasifican como cenizas bituminosas y las 8 restantes como ligniticas. 194 M"Jl'f¥Etf~V" U,*:"' '~'"'7 En cuanto a los factores de encostramiento y depositacion, se encuentra que para todas las muestras de cenizas de tipo bituminosas, estos factores son bajos, a excepcion de una muestra. En las cenizas ligniticas dichos factores son tambien bajos, exceptuando dos muestras que tienen factor de encostramiento medio. Por 10 anterior los carbones de la zona no presentaran problemas de formacion masiva de escoria, ni depositos destructivos, cuando se sometan a procesos de combustion. Aunque preferiblemente dichos carbones deberian emplearse en la elaboracion de coque, ya que las reseIVas de carbones tennicos son mucho mas abundantes y tienen menor precio. Entre los parametros calculados para propositos de caracterizar las propiedades de fusibiJidad y viscosidad de Ia escoria se tienen: El contenido de bases varia entre 1,38 y 31,18, Yla relacion base!acido entre 0,01 y 0,49. Esta ultima con mayor frecuencia de valores entre 0,01 y 0,06; estos son valores b~os, que permiten predecir temperaturas de fusion altas. La relacion silicio/aluminio varia entre 1,66 y 6,9; en las muestras en que esta relacion es mayor que 3 indica que se presenta silice libre y por 10 tanto se produciria abrasion de las tuberias par donde pase el carb6n. Respecto a los ensayos de fusibilidad se encuentra que las temperaturas de fusion de las cenizas Son altas. Asi, la temperatura de defonnaci6n inicial tiene mayor frecuencia entre 1450 y 1500·C, concluyendose que las cenizas de los carbones no presentanin problemas de acurnulaci6n de escoria parcialmente fundida, y pueden emplearse en un sistema de remocion de cenizas s6lidas. Los bajos Contenidos de S03, P20S Y rucaIis en las cenizas de carbones anaIizados, hacen posible la utilizacion de estas en homos de cemento. 5.5.4. Otros anaIisis indice de hinchamiento Mas del 95,0% de los carbones presentan indices de hinChamiento por encima de 5,0 10 cual indica que dichos carbones son adecuados para hacer coque; los porcent~es en general varian de la siguiente fonna: Rango > 6 6,0 - 5,0 < 5,0 Porcentaje 81,9 13,3 4,8 Mas del 54,0% de las muestras presentan dilataciones mayores del 100%, 10 cual permite supaner que podrian fonnar coque de resistencia aceptable. Y esto se da principaImente en los carbones medios en volatiles. 195 En conclusion, la mayoria de los carbones estudiados se clasifican como buenos coquizantes, ya que estan en el grado de carbonificaci6n apropiado (Bituminosos altos en volatiles A - 15,70/0; bituminosos medios en volatiles - 43~40/o y bituminosos bajos en volatiles - 40,9%), tienen bajos contenidos de humedad, cenizas y azufre; y en general, los que present an relativamente alto porcentaje de materia mineral, poseen buenas caracteristicas de lavabilidad. Las propiedades plasticas de estos carbones, en especial la dilatometria, pennite predecir buenas calidades de coques para algunos, y posibilidad de mezclas para otros. Ademas~ los contenidos de S03 y P20S en las cenizas, indican que los coques obtenidos, cumplirian con los requisitos, en cuanto a estos factores. Ademas de obtener coque de buena calidad, se puede recuperarlos siguientes subproductos resultantes del proceso de coquizacion los cuales podrian tener gran aplicacion industrial como 10 que se describe en el aparte de subproductos del carbon. EI hecho de que en estos momentos la obtencion de subproductos a partir del carbon no sea rentable en el pais porque tambien la mayo ria de ellos se puede obtener a partir del petroleo, no indica que en el futuro inmediato esta industria tenga que desarrollarse como ya se ha hecho en algunos paises desarrollados. Una de las caracteristicas de los carbones analizados, que puede ser desventajosa, es su alto indice de molienda Hardgrove; este implica gran facilidad para Ia produccion de fin~s, 10 cual es inconveniente en varlas operaciones tales como manejo, transporte, almacenamiento etc.; pero puede causar a la vez un ahorro de energia consumida en los molinos, en el caso de requerirse carbon pulverizado en el proceso industrial. 5.5.5. Anruisis petrografico En cuanto a la composici6n maceral correspondiente a 24 muestras, se destaca 10 siguiente (Blandon A., 1994): EI contenido de vitrinita varia entre 62,0 y 81,0%, siendo en mas del 90,0% de las muestras inferior al 80,0%. Rango 62 -70 70 - 80 >80 Porcentaje 41,7% 50,0% 8,3% EI contenido de Iiptinitas esta entre 2,0 y 12,0%, pero en el 83,0% de las muestras es inferior al 10,0%, ademas hay que destacar que en su gran mayoria dichas liptinitas corresponden a exsudatinitas de color naranja que estan rellenando las celulas lumen de .inertinitas y en otros casos se encuentra intimamente mezclada con la materia mineral por 10 cual se hace dificil cuantificarla exactamente. 196 Rango 2-5 5 - 10 >10 Porcentaje 37,5% 45,80/0 16,7% EI porcentaje de inertinitas varia entre 7,0 y 28,0%, sin embargo, mas del 87,00/0 de las muestras presentan contenidos superiores al 10,0%, pero dichas inertinitas en la mayoria de Jos casos presentan sus celulas lumen rellenas de material fluorescente que corresponde a exsudados~ por 10 tanto cuando se hace el conteo maceral es necesario primero mirar las muestras en luz fluorescente para cuantificar exactamente estos componentes. Rango 7 - 10 10 - 20 >20 Porcentaje 12,5% 70,8% 16,7% EI poder reflector de la vitrinita varia entre 0,82 y L,OO confirmando el rango intennedio de estos carbones y su caracter coquizante. De otro lado hay que destacar que en otras zonas de Cundinamarca se encuentran carbones de mas bajo rango en donde sus propiedades varian mucho de un lugar a otro. Y en otros casos se observan carbones oxidados en donde se han perdido todas las propiedades plasticas caracteristicas de muchos carbones de la zona en mencion. 5.6. CARBONES DE AMAGA Y PUERTO LmERTADOR Los resultados que se mencionan a continmicion corresponden a 50 muestras de las cuales 44 son del sector de Amaga (Antioquia) y 6 de Puerto Libertador (Cordoba), Blandon A. y Rey 1., 1.998 5.6.1. Analisis proximos En los carbones del area de Amaga, el contenido de humedad es mas bien bajo y varia entre 1,04 y 11,36%. De todas formas podria decirse que se distinguen dos grupos de carbones: Bajos en humedad (1,04 - 4,70%) Y altos en humedad (5,67 - 11,36%), aunque en general mas del 84,0% de las muestras tienen humedades residuales menores all0,0% y solo eI16,0% presentan humedades mayores all0,0%. Humedad Rango 1,0 - 5,0 5,0 - 10,0 > 10 Porcentaje 38,6 45,5 15,9 197 Las cenizas son variables (1,86 - 10,900/0) en base como se recibiO. Los carbones con altos contenidos de cenizas est{m relacionados con la presencia de calcita y/o pirita y tal vez silicatos. De todas maneras las cenizas en general Son bajas ya que mas del 93,00/0 presentan cantidades inferiores al 10,0% • Cenizas Rango Porcentaje 1,0 - 5,0 5,0 - 10,0 > 10,0 61,4 31,8 6,8 La materia volatil varia entre 8,48 y 50,61% (en base como se analizo) indicando la presencia de diferentes rangos del carbon. Materia volatil Rango Porcentaje 8,5 - 20 20,0 - 30,0 30,0 - 40,0 40,0 - 50,0 2,3 4,5 25,0 68,2 EI poder calorifico de los carbones estudiados esta entre 4812 Y 8041 callgr. en base como se analizo, es decir, que el poder calorifico es relativamente bueno, pues mas 0 menos el 80,0% de las muestras presentan poder calorifico entre 6000 y 8000 calorias por gramo. Poder calorifico Rango < 5.500 5.500 - 6.000 6.000 - 6.500 6.500 - 7.000 7.000 - 7.500 7.500 - 8.000 > 8.000 Porcentaje 2,4 12,2 41,5 22,0 17,0 2,4 2,4 Los Carbones de Amaga muestran una variacion en el contenido de azufre (0,31 ­ 3,62%) sin embargo, el 76,0% de las muestras de carbon presentan cantidades de azufre menores del 1%. Azufre Rango Porcentaje 0,3 - 0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 2,0 2,0 - 3,0 > 3,0 39,5 36,8 13,2 7,9 2,6 198 5.6.2. Analisis petrograficos Teniendo en cuenta los resultados del amilisis maceral de los carbones de Amaga, se puede decir, que estos son vitriniticos predominando en ellos la collodetrinita, ya que la mayoria de las muestras tienen porcentajes de vitrinita entre 70,0 y 85,0%, en segundo lugar aparecen las liptinitas con contenidos que varian entre 10,0 Y 20,0% y en general la inertinitas. se presentan s610 en cantidades inferiores al 5,0%. EI contenido de materia mineral va desde 1,0% a 15,0%, aunque el 84,0% de los carbones analizados tienen contenidos menores de 8,0%. Vitrinita (45,59 - 99,0) Rango 45,0 - 50,0 50,0 - 60,0 60,0 - 70,0 70,0 - 80,0 80,0 - 90,0 > 90,0 Liptinita (1,0 - 40,7) Rango Porcentaje 9,1 2,3 4,5 22,7 47,7 13,6 Porcentaje 1,0 - 5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 20,0 20,0 - 30,0 > 30,0 4,9 22,0 58,5 12,2 2,4 Inertinita (0,18 - 6,4) Rango Porcentaje 0,18 - 1,0 1,0 - 2,0 2,0 - 3:10 3,0 - 4,0 4,0 - 5,0 > 5,0 9,3 20,9 23,3 14,0 20,9 11,6 Minerales (0,28 - 16,97) Rango 0,28 - 1,0 1,0 - 5,0 5,0 - 10,0 10,0 - 15,0 > 15,0 Porcentaje 7,0 67,4 11,6 7,0 7,0 Con respecto al anaIisis del poder reflector de la vitrinita se pudo determinar que mas o menos el 75,0% de las muestras se clasifican como carbones de bajo rango (Rm 199 menor de 0,6%), el 18% a carbones de rango intermedio (Rm entre 0,6 y 1,0) Y el 7,0% restantes corresponde a carbones de mayor rango. Poder reflector de fa vitrinita (0,38 - 3,89) Rango Porcentaje 0,38 - 0,5 31,8 0,,5 - 1,0 61,4 1,0 - 2,0 4,5 >2,0 2,3 En cuanto a los contenidos de macerales para los carbones de Puerto Libertador, se ve que estos conservan mas 0 menos las mismas proporciones que los carbones de Amaga, ya que los contenidos de vitrinita tambien son mayores del 70,00/0, el porcentaje de liptinitas es superior al 10,0% Y las inertinitas estan por debajo del 5,00/0. El poder reflector de la vitrinita en todas las muestras es inferior al 0,5%. Las muestras estudiadas en la zona de Amaga se clasifican en seis gropos: a. b. c. d. e. f Lignitos (Rm = 0,38 - 0,39%); Sub-bituminosos (Rm = 0,40 - 0,49%); Bituminosos altos en volatiles (Rm = 0,49 - 1,1%); Bituminosos medios en volatiles (Rrn = 1,1 - 1,5); Bituminosos bajos en volatiles (Rm = 1,5 - 1,9)~ Antracitas (Rm = 2,8 - 3,89%). Los carbones de Puerto Libertador se agropan en dos: a. Lignitos (Rm = 0,36%), b. Sub-bituminosos (Rm = 0,44 - 0,45%). La humedad en los carbones de Puerto Libertador es relativamente alta pero no es muy variable (12,10 - 16,20%). De otro lado el porcentaje de cenizas esta por encima del 5,0010 en la mayoria de las muestras. EI porcentaje de azufre se encuentra en estos carbones en proporciones variables desde 0,52 hasta 1,70, sin embargo la cantidad de azufre en mas del 60,0 % de las muestras es inferior al 1% El poder calorifico es menor de 6.000 cal/gramo para el 100% de las muestras. De acuerdo a los resultados obtenidos en la caracterizacion, podemos afirmar que mas del 80% de los carbones analizados correspondientes a la zona de Amagapresentan buenas caracteristicas para ser utilizados como materia prima en la generacion de 200 _____________.--;;1!!l. ----_ ~!!i'.,:~}1~.~~:~~.'~~' .. energia termica, y en procesos tales como para hacer cemento, briquetas, transformarlo en carbon activo, 0 utilizarlo en la generacion de gas e hidrocarburos liquidos etc. Ademas debido a su relativamente bajo contenido de cenizas y azufre no contaminan el ambiente, pero sin embargo, de acuerdo a los resultados de amilisis quimico y fusibilidad de cenizas, Diaz J. F y Garcia L, 1.998, es necesario tener cuidado porque en muchos casos se presenta depositacion y encostramiento de las cenizas. EI mas bajo rango de los carbones de Puerto Libertador y el mayor contenido de humedad y cenizas hacen que dichos carbones sean de menor calidad en cuanto a generacion de calor se refiere, pero con respecto a los demas usos anteriormente descritos se podrian emplear casi de igual manera que los de Amaga, pero con un mayor efecto ambiental. 5.7. COMENTARIOS GENERALES En general los carbones Colombianos se dividen en 3 grandes grupos de acuerdo a todas sus caracteristicas, estos son: J Los de la Cordillera Oriental que se caracterizan por ser de edad Maestrichtiano­ Paleoceno de ambiente marino a transicional, poseen un grado de carbonificaci6n mas alto y mayor porcentaje de macerales liptiniticos ricos en hidrogeno tales como exsudatinita, bituminita y fluorinita. Estas caracteristicas hacen que estos carbones presenten las mejores propiedades plasticas y en algunos casos se puede producir co que por si mismo y en general son adecuados para hacer mezclas para elaborar coque, y si el range es menor (PRV < 0,7), se tienen evidencias de que sirvieron como rocas fuentes del petr61eo que se produce en la cuenca del Medio Magdalena y posiblemente de muchodel que se encuentra en los Llanos Orientales y el altiplano Cundi-boyacence. Debido a que carbones de este tipo son escasos en el mundo, no se considera conveniente utilizarlos para generaci6n de energia porque se esta desperdiciando no solamente dinero, porque elIos son mas caros, sino que se esta derrochando el recurso en usos que podrian ser satisfechos por carbones de la calidad adecuada para ello. De otro lado, cuando se elabora coque en el pais no se hacen las mezclas adecuadas con carbones de menor calidad para asi optimizar el recurso. Como se mencion6 antes, la mayona de los carbones de Cundinamarca producen muchos fin~s, los cuales se deberian usar para hacer briquetas que saldrian econ6micas porque no habria necesidad de adicionar aglomerantes y ademas se beneficiaria el medio ambiente. 201 En segundo lugar se tienen los carbones del Cesar y La Guajira, los cuales son relativamente mas jovenes que los de la Cordillera Oriental, y, se formaron en ambientes deltaicos principalmente. Dichos carbones se caracterizan porque son de un menor grado de carbonificacion, y la composicion maceral es un tanto distinta, ya que los componentes liptiniticos caracteristicos ya no son tan ricos en hidrogeno a excepcion de algunos mantos sapropelicos. Estos carbones en general son adecuados para generar energia, pero debido a que su contenido de minerales intrinsecos es bajo, podrian venderse como carbones ultralimpios, ya que en el mundo es dificil encontrar este tipo de carbon; igualmente como 10 que se busca es producir energia sin contaminar el ambiente, los carbones en mencion son adecuados no solamente en combustion sino que servirian para gasificacion, licuefaccion, obtencion de carbon activado, mezclas agua-carbon etc. En tercer lugar se tienen los carbones de la Cordillera Central que son un poco mas jovenes, Eoceno y Mioceno de ambiente transicional a continental, en general de mas bajo grado de carbonificacion (PRV < 0,7), en los cuales los macerales antes mencionados, aunque se observan son escasos. En este caso la utilidad de los carbones seria como termicos 0 para licuefaccion y gasificacion, industria del cemento , elaborar briquetas y carbon activado. 5.8.PosmLES USOS DE LOS CARBONES COLOMBIANOS Los carbones de bajo rango (Lignitos y sub-bituminosos), como los de Puerto Libertador y algunos de Arnaga debido a su alto contenido de humedad son ineficientes como generadores de energia, ademas presentan alto riesgo de combustion espontanea en su manejo, transporte y almacenaje; por esta razon este tipo de carbon podria utilizarse en la fabricacion de briquetas puesto que de esta manera se mejoraria la eficiencia termica y su manejo: Entre las propiedades requeridas en ia manufactura del cemento estan la humedad <12,0%, cenizas <15,0%, azufre <2,0% y un poder calorifico adecuado de acuerdo con las especificaciones del cliente; por 10 tanto los carbones de Arnaga cumplen con estas especificaciones, sin embargo los carbones de Puerto Libertador a pesar de su bajo poder calorifico tambien podrian utilizarse en esta industria. A partir de estudios realizados en la planta piloto de carbon activo en la F~cu1tad de Minas se ha demostrado que los carbones ligniticos y sub-bituminosos de la zona de Amaga dan muy buenas especificaciones como materia prima (no aglomerantes, bajos en humedad, cenizas y rango) para la fabricacion de carbon activo de buena calidad; de la misma manera los de Puerto Libertador y algunos de Cesar y la Guajira cumplen estas caracteristicas. De acuerdo con Cudmore, 1.977, las conversiones de carbon a hidrocarburos liquidos mas significativas, es decir, mayores del 60% en carbon seco libre de cenizas se 202 obtienen de los carbones con las siguientes caracteristicas: Rm <0,,8%, contenido de vitrinita mas liptinita >60%; Materia volatil (lac) >35%; luego tanto los carbones de Amaga como los de Puerto Libertador, Guajira, Cesar, Medio Magdalena y algunos de Cundinamarca, son adecuados para los procesos basados en hidrogenacion. "'Los estudios de produccion de gas a partir de carbon por pirolisis primaria (Sandoval, 1.993), muestran que los carbones con humedades de 30%, cenizas de 4,3%~ materia volatil de 43,1%, Carbono fijo de 49,6 son excelentes para la produccion de gas. De acuerdo con estas caracteristicas muchos de los carbones de Amaga y Puerto ,; Libertador, Guajira, Cesar y Medio Magdalena, satisfacen estos requerimientos. Con base en estudios experimentales sobre gasificacion y reactividad de combustion de carbones Furinsky et al, 1.990 han mostrado que la ignicion en gasificacion y las tasas de reactividad en combustion estan directamente relacionadas con la reflectancia del maceral vitrinitico colotelinita. En la preparacion de combustibles formados a partir de la mezcla agua-carbon, la clase de carbon es una variable importante ya que este debe tener un alto poder calorifico, ignicion estable y reactividad quimica para superar los efectos de una alta humedad de la combustion. Ademas sus propiedades fisicas y quimicas deben permitir la formacion de una suspension bien dispersa en el agua con un alto contenido de solidos. Estas condiciones se encuentran en los carbones bituminosos (Wall, 1.987) con alto contenido de volatiles 10 cual les da una ignicion estable, reactividad quimica y alto poder calorifico. Las antracitas aunque tienen mayor poder calorifico poseen un menor contenido de materias volatiles y macerales menos reactivos. Los lignitos y los carbones sub-bituminosos aunque poseen alto contenido de volatiles y buena reactividad tienen un poder calorifico bajo debido a su alto contenido de humedad. Los carbones bituminosos son general mente los optimos para la preparacion de la mezcla agua-carbon, sin embargo los carbones de bajo rango no se deben descartar ya que sus propiedades se pueden mejorar a partir de pretratamientos. De acuerdo a 10 anterior los carbones de la Guajira, y" algunos del Cesar, de Amaga, Cundinamarca y Medio Magdalena, serian adecuados para preparar mezclas agua-carbon. La combustion del carbon es un proceso fisico-quimico que esta afectado por muchos factores que dependen entre otros de la caracterizacion del carbon, del tipo de agua utilizada, del tipo de caldera, del diseiio de la parrilla, de la seleccion del proceso de combustion, de la presion del aire y de las condiciones de la atmosfera en la cual se realiza la combustion. En los procesos tradicionales de combustion se requieren carbones de mejor calidad, es decir, poder calorifico alto, humedades <15,0%, cenizas <20,0% y azufre <1,0%; sin embargo las tecnologias modernas aceptan carbones de menor calidad porque sus sistemas son mas eficientes y estan diseiiados para tener un mejor control ambiental. De acuerdo con 10 anterior los carbones de Puerto Libertador y Amaga, Guajira, 203 Cesar, Medio rvlagdalena y algunos de Cundinamarca se pueden utilizar eficientemente en la generacion de energia. Aunque la petrografia del carbon no ha sido muy aplicada en los procesos de combustion, se conoce que los macerales individuales se comportan de una manera diferente durante este proceso por ejemplo Shibaoka et al, 1.979, han indicado que las particulas ricas en vitrinitas de carbones bituminosos y sub-bituminosos se expanden fonnando estructuras celulares y presentan una mayor tasa de quemado, mientras que las particulas ricas en fusinitas muestran poca 0 ninguna expansion y menor tasa de quemado. Las antracitas se comportan como el maceral rico en fusinita, es decir no hinchan durante la combustion pero tienden a formar fisuras las cuales proporcionan superficies adicionales para que se presente fa combustion; ademas como las antracitas son muy poco reactivas es necesario pulverizarlas a tamafio muy fino y adicionarles mayor porcentaje de oxigeno para que la combustion se realice. Esto implica contar con pulverizadores mas eficientes ocasionando con ello mayores costos. De acuerdo con 10 anterior los carbones de Puerto Libertador, Amaga, Cesar, Guajira y algunos del Medio Magdalena y Cundinamarca, se pueden utilizar eficientemente en la generacion de energia, ya que debido a su alto contenido de vitrinitas y liptinitas son mas reactivos, mas blandos, y a pesar de su bajo rango tienen un poder calorifico relativamente alto. ,... 204 6 BIBLIOGRAFiA AKHTAR SAYEED Y YAVORSKY PAUL M. Proceso Synthoil para la Conversion del Carbon en Combustoleo no Contaminante. 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