Carbones colombianos : clasificación y caracterización termoquímica para aplicaciones energéticas

Abstract

RESUMEN: La relación reservas/producción de carbón en Colombia ronda los 91 años. Para aprovechar tal disponibilidad del carbón mediante tecnologías de alta eficiencia, es necesario contar con la adecuada caracterización de los diferentes carbones. En este trabajo se analizaron 10 muestras de carbones colombianos con diferentes rangos y calidad, procedentes de diferentes locaciones geográficas. Cada muestra se caracterizó según su análisis próximo, análisis último, análisis termogravimétrico (TGA) y poder calorífico. Se estableció el rango o calidad de cada muestra según diferentes métodos estandarizados, incluyendo normas ASTM, diagramas de Van Kleveler, método gráfico de Parr y la norma ISO 11760-2005. Adicionalmente se determinó la reactividad de las muestras a través de análisis TGA y análisis térmico diferencial (DTG). Se encontró que los carbones de mayor rango o calidad no necesariamente resultan ser los más reactivos para aplicaciones energéticas, ya que a mayor proporción de carbono fijo, la liberación de material volátil tiende a ser más lenta, disminuyendo su capacidad de uso y transformación en procesos termoquímicos.

ABSTRACT: Colombian coal reserves/production ratio is around 91 years. The challenge is to exploit the availability of coal in Colombia by means of higher efficiency technologies, it is necessary to characterize the different coals properly. In this work ten Colombian samples of coal with different rank and quality were analyzed. The samples are from different regions around the country. Each sample was characterized according to proximate and ultimate analysis, as well as thermogravimetric analysis and heating value. For each coal sample was assessed its rank or quality according to different standardized methods, i.e., ASTM standard, Van Kleveler diagram, Parr method and ISO 11760-2005 standard. Moreover, the reactivity of each sample was determined by means of thermogravimetric and its differential thermal analyses. It was found that the coals with the higher rank are not necessarily the more reactive fuels for energy use. This is due to the coals, with higher fixed carbon, release the volatile matter slowly; therefore, its use capacity and its thermochemical transformation decreases.

RESUMO: A relação reservas / produção de carvão na Colômbia é de cerca de 91 anos. Procurando explorar a disponibilidade de carvão na Colômbia, por meio de tecnologias de eficiência mais elevados, é necessário ter a caracterização adequada dos diferentes carvões. Neste trabalho foram analisadas dez amostras de carvão da Colômbia com diferentes categoria e qualidade. As amostras são provenientes de diferentes regiões do país. Cada amostra foi caracterizada de acordo com a análise imediata e definitiva, bem como a análise termogravimétrica (TGA) e valor calórico. Para cada amostra de carvão foi avaliada a sua categoria ou qualidade de acordo com diferentes métodos padrão, incluindo ASTM, diagramas Van Kleveler, método Parr e padrão ISO 11760-2005. Além disso, a reatividade de cada amostra foi determinada utilizando TGA e suas análises térmicas diferenciais. Verificou-se que as brasas com o posto mais alto não são necessariamente os combustíveis mais reativas para aplicações de energia, porque com maior proporção de carbono fixo, a matéria volátil que é liberado mais lentamente, portanto, a sua capacidade de uso e sua transformação termoquímica tende a ser mais lenta.