Separación de carbono no quemado de cenizas de fondo de caldera usando una columna de flotación con bias Variable (2017)
Este proyecto surgió como propuesta de investigación del grupo de Ciencia y Tecnología del Carbón (GCTC) de la Universidad del Valle para dar solución a una problemática de la empresa Ecosílices, la cual está interesada en reducir los impactos ambientales de los subproductos sólidos (cenizas) de los procesos de combustión del carbón, específicamente, el caso de las cenizas de fondo de caldera provenientes de una termoeléctrica de Cundinamarca (Termozipa). Las muestras de cenizas de fondo tratadas presentaron entre el 30.2% y el 39.4% p/p de carbono no quemado, lo cual corresponde a una concentración de ceniza entre el 69.8% y 60.6% p/p. Esto representa un alto porcentaje de materia orgánica que no permite aprovechar el potencial de los componentes minerales (material puzolánico – sílice y alúmina) de este material, que se pueden emplear en la generación de productos de alto valor agregado y como materia prima en la industria cementera. Se evalúo el nivel de separación de carbono no quemado presente en las cenizas de fondo de caldera usando una columna de flotación con bias variable; se utilizó aerofroth 65 como espumante, queroseno como colector y aire como medio de separación. Para ello se realizaron pruebas preliminares en celda de flotación usando un diseño factorial 32 con réplica, los mejores resultados se lograron con 1200 g de espumante/ton de cenizas y 2500 g de colector/ton de cenizas; lo anterior representó la configuración inicial para el análisis “release” y a su vez fueron los puntos centrales para las pruebas experimentales en la columna de flotación. En el análisis “release” se determinó el potencial de limpieza de las cenizas de fondo de caldera, para una concentración de sólidos de 5, 10 y 15% en una celda de flotación; los mejores resultados de esta prueba se obtuvieron con una pulpa al 5%, usando 2700 g de espumante/ton de cenizas y 2500 g de colector/ton de cenizas. Bajo estas condiciones se obtuvo una concentración de ceniza en los fondos de 97.1% (equivalente al 2.9% de carbono no quemado), con un rendimiento másico del 71.6%. La flotación en columna de las cenizas de fondo se realizó para un 5% de pulpa, utilizando diferentes valores de bias en un rango de -0.101 a -0.306 cm/s y distintos flujos de aire en el intervalo de 0.717 a 1.283 cm/s. Los mejores resultados de las pruebas en columna de flotación se obtuvieron utilizando 1200 g de espumante/ton de cenizas, 2500 g de colector/ton de cenizas, -0.101 cm/s de bias y 1.283 cm/s de velocidad de aire, valores en los cuales se logró una concentración máxima de ceniza en los fondos de 84.3% (equivalente al 15.7% de carbono no quemado) y un rendimiento másico del 67.1%. Con los resultados anteriores, se realizó un modelo estadístico que determinó el comportamiento de la separación del carbono no quemado de las cenizas de fondo de caldera en función de la concentración de reactivos, el bias y el flujo de aire. El coeficiente de correlación de este modelo fue de 0.835.