Comportamiento térmico de carbones de Santander y Cundinamarca y sus mezclas en la producción de coque metalúrgico

Abstract

Recibido: 23 de febrero de 2015 Aprobado: 25 de mayo de 2015 ResumenEn Carbones de Santander y Cundinamarca y sus mezclas se caracterizaron, carbonizaron y evaluaron los índices de calidad de los coques por reactividad a alta temperatura con CO 2 (CRI) y resistencia mecánica después de reacción con CO 2 (CSR). Los resultados muestran que los índices de reactividad y resistencia mecánica de los coques presentan una relación con la organización estructural y la estabilidad térmica de los carbones individuales. Palabras clavesCarbón, coque, mezclas de carbones, DRIFTS, TGA. I. INTRODUCCIÓNEl coque metalúrgico es la materia prima más importante en la producción de acero. Se obtiene a partir de carbón o mezclas de carbones, de cuyas propiedades fisicoquímicas dependerán las del coque. Cumple diversas funciones en el alto horno, es el combustible que proporciona calor para los requerimientos endotérmicos de las reacciones químicas y para la fusión de la escoria y del metal; produce y regenera los gases para la reducción de los óxidos de hierro (Menéndez, 1994), es el soporte de la carga (Bertling, 1999) y el responsable de la permeabilidad.La calidad del coque producido a partir de mezclas de carbones se puede determinar asumiendo la aditividad de los índices CRI y CSR a partir de los valores obtenidos experimentalmente para los carbones individuales (Álvarez, 2007). Aunque otros autores han contribuido a mejorar la predicción de la calidad del coque teniendo en cuenta otras propiedades de los carbones y mezclas de carbones (Díez, 2002), la aditividad del CRI y el CSR es la base para establecer la composición preliminar de mezclas de carbones, especialmente cuando no se conocen todas las características del material. En los últimos años, técnicas como TGA y DRIFTS han contribuido significativamente al estudio de los carbones y de sus mezclas minimizando tiempos de análisis y ampliando el conocimiento acerca del comportamiento de estos materiales en el proceso de coquización. En el presente trabajo se estudia el comportamiento térmico de tres carbones de Cundinamarca, dos de Santander, y sus mezclas, para la producción de coque con propiedades metalúrgicas. Mettler Toledo TGA DSC-1 y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier en reflectancia difusa (DRIFTS) en espectrómetro Shimadzu IR PRESTIGE-21 con un detector DLATGS y utilizando una cámara de reflectancia difusa en el intervalo 400-4000 cm-1, con una resolución de 4,0 y 100 barridos. Estos carbones se carbonizaron en un horno con calentamiento eléctrico de paredes cerámicas, dotado con un controlador de temperatura Watlow®, en retortas con capacidad de 3 kg, y los coques obtenidos se caracterizaron por CRI y CSR. Se realizaron cinco mezclas binarias usando como base un carbón de Cundinamarca. Las mezclas se carbonizaron y evaluaron en las mismas condiciones que los carbones individuales. III. Resultados y discusiónLos análisis próximo y elemental de las muestras se presentan en la tabla 1. Se observa que los carbones de Cundinamarca (S-7, S-9 y S-16...